Técnicas básicas de Laboratorio

Química es una ciencia eminentemente experimental, por ello es necesario conocer una serie de técnicas o métodos que nos ayuden a poder realizar mejor nuestras investigaciones de modo tal que podamos demostrar una serie de hechos ocurridos en nuestro medio.

01. Pulverización y Tamizado.- En esta técnica se reduce de tamaño a los cuerpos que han de someterse a reacción química, disponiendo de esta forma mejor a los reactivos o a los solventes. Para realizar el pulverizado se emplean los morteros que de acuerdo al material a reducir, el mortero puede ser de porcelana (generalmente el más común), de vidrio, de fierro o de ágata. Luego de realizar el pulverizado frecuentemente se emplea el tamizado, el cual consiste en pasar las partículas sólidas de acuerdo a los huecos del tamiz (especie de malla); si encontramos que el tamizado presenta una pequeña porción de polvo al proceso se denomina trituración, sin embargo si en el proceso de tamizado todo se encuentra en polvo, el proceso se denominará molienda.


02. Precipitación.- Consiste en la separación de una sustancia de otra en forma de sólido insoluble (el cual dependiendo de sus densidad flotara o se hundirá) mediante un reactivo denominado precipitante, en la mayoría de casos esta técnica se emplea para el reconocimiento de sustancias. Así por ejemplo al reaccionar Zinc (sólido) con Sulfato cúprico acuoso (disuelto en agua, solución de color celeste oscuro) estos van ha reaccionar, observándose que la intensidad del color celeste oscuro va disminuyendo a celeste claro con la consiguiente aparición de partículas sólidas de color rojo (cobre), este proceso es un claro ejemplo de precipitación.


03. Filtración.- Se emplea para separar los componentes de una mezcla (materia constituida de varias sustancias) si uno de ellos es sólido y el otro líquido, para esta operación se emplean embudos en sus diferentes formas y tamaños, y, para el proceso de filtrado se usan papeles de filtro los cuales pueden ser cualitativos (si se queman dejan residuo) o cuantitativos (si se queman no dejan residuo); la separación ocurre por la presencia de paredes o capas porosas cuyos poros dejan pasar el líquido y retienen los sólidos.


04. Decantación.- Se emplea para separar sólidos de líquidos, y líquidos no miscibles. Su empleo se fundamenta en una mejor filtración, para ello es conveniente dejar que el sólido se deposite en el fondo del recipiente dejándolo un cierto periodo de tiempo en reposo (sedimentación o sedimentar: materia suspendida o depositada en el fondo de un líquido) una vez sedimentado o separado se trasvasa el líquido sobrenadante a otro recipiente.


05. Disolución.- Esta técnica consiste en la incorporación de un sólido, un líquido o un gas, en un líquido denominado disolvente (es único), al líquido homogéneo resultante se le da el nombre con el que se designa a la disolución; el soluto (uno o varios componentes) es el cuerpo que en general entra en menor proporción. Para líquidos miscibles (que se mezclan) como el alcohol y agua, el agua es el disolvente del cual depende el estado físico de la disolución siendo el alcohol el soluto del cual depende las propiedades químicas.


06. Levigación.- Consiste en la separación de minerales (material constituido por metales) de las rocas y tierras de escaso valor industrial (gangas), para ello se pulveriza el mineral en bruto (mineral + gangas) para luego colocar la mezcla en un recipiente a la cual se le aplica una corriente de agua; el mineral por su mayor peso (mayor masa específica) queda en el fondo del recipiente y la ganga que flota es arrastrada por el agua. Cuando un minero encuentra un mineral en bruto de oro, luego de pulverizarlo a esta mezcla la coloca en un recipiente en forma de plato al cual le agrega agua acto seguido comenzará a moverlo hasta que el agua se enturbie, esto será desalojado y le añadirá otra vez agua, el proceso continuará y se detendra hasta que se observe unas pequeñas "pepitas doradas", esto es un tipo de levigación a la que se le denomina "bateado".

  
07. Centrifugación.- En algunos casos la sedimentación es demasiado lenta, para acelerar dicha operación se somete a la centrifugación, esta se basa en la fuerza centrífuga que apunta hacía afuera de la trayectoria de un cuerpo en movimiento circular, así una mezcla se coloca en un recipiente que se hace girar a gran velocidad, que por acción de la fuerza centrífuga los componentes más pesados se sedimentan rápidamente y los livianos quedan como sobrenadante, inmediatamente se procedera a la decantación.

  
08. Destilación.- Es un proceso físico el cual consiste en la vaporización de un líquido y la condensación del vapor obtenido, transformándolo nuevamente en líquido; este proceso es uno de los métodos más importantes para la separación y purificación de líquidos. Existen diversos tipos de destilación, siendo los más empleados la destilación: simple, fraccionada, a presión reducida y por arrastre de vapor.

08.1. Destilación simple: se emplea para separar sólidos disueltos en líquidos, como cuando separamos la sal común (NaCl) y agua (disolución conocida como "salmuera"), para ello calentamos la mezcla homogénea, el agua se evapora y luego se condensa quedando en el recipiente NaCl sólido.

08.2. Destilación fraccionada: se emplea para separar líquidos miscibles en base a la diferencia en sus puntos de ebullición o condensación, para ello es necesario que la composición del vapor y del líquido del cual se forma, sean distintos; pues si es la misma como en el caso de las "mezclas azeotrópicas" es imposible separar los componentes por detilación. 

08.3. Destilación a presión reducida: para separar o purificar compuestos que tengan punto de ebullición superiores a 200oC o que se descompongan a temperaturas próximas a su punto de ebullición o aún antes es necesario tomar en cuenta que el punto de ebulición depende de la presión circundante, por lo tanto se le puede disminuir, reduciendo la presión a la cual se efectúa la destilación, para ello es necesario conocer los puntos de ebullición de un líquido a diferentes presiones.

08.4. Destilación por arrastre de vapor: se emplea para aislar sustancias orgánicas, puede emplearse con líquidos completamente inmiscibles con el agua o miscibles en cantidades pequeñas con ellas, así si uno de los líquidos es el agua (destilación por arrastre con vapor de agua) y se labora a la presión de 1,0Atm, se podría separar un componente de mayor punto de ebullición que el agua, esto es muy importante cuando un compuesto se descompone a temperaturas de ebullición del agua o cerca de ella, este método es útil para separar aceites esenciales de numerosos vegetales, o, separar sustancias volátiles de otros compuestos indeseables como sales orgánicas, resinas... 


09. Cromatografía.- Consiste en la separación de los componentes de una mezcla por distribución de ellos entre dos fases, una de las cuales es estacionaria (una superficie) y la otra móvil. El principio en la que reposa la cromatografía es el hecho de que sustancias distintas tienen coeficientes de partición diferentes entre las fases estacionaria y móvil. Si en un tubo de vidrio se coloca una sustancia  adsorbente (atrae y retiene en su superficie moléculas o iones de otro cuerpo) como el carbón vegetal esta constituye la fase estacionaria, si a esto añadimos por la parte superior una mezcla de sustancias que deseamos separar y agregamos un solvente (líquido) adecuado  (esto último sera la fase móvil) para disolver la sustancia en cuestión, estas al ser arrastradas a lo largo de la columna uno de los componentes quedará absorbido y el otro saldrá disuelto con el líquido, para luego por evaporación del solvente se obtendrá uno de los componentes de la mezcla con elevado grado de pureza.

Existen diversas clase de cromatografía, establecidos en base al estado físico de las fases. Así si empleamos un gas como fase móvil, se emplea el término de cromatografía gaseosa o en fase de vapor; si la fase móvil es líquida se denomina cromatografía líquida siendo en esta última la separación de los componentes de la mezcla el resultado de interacciones especifícas de las moléculas de la muestra tanto de la fase estacionaria como la fase móvil.. Existen cuatro tipos básicos de cromatografía líquida las cuales son: cromatografía de partición (líquido - líquido), cromatografía de adsorción, cromatografía de exclusión y la cromatografía de intercambio iónico, estas son empleadas para casuísticas de análisis.


10. Cristalización.- Es la formación de cristales de una sustancia disuelta o fundida, las moléculas de las sustancias se van juntando para originar cristales microscópicos formados por moléculas iguales que se ensamblan casi perfectamente una con otras dentro de una red cristalina, en consecuencia la cristalización induce a un aumento de la pureza de las sustancias constituyéndose en uno de los mejores métodos de purificación de sólidos. 

  
11. Espectrofotometría.- Es la medición de la absorción o emisión de luz por parte de los compuestos químicos, está técnica analítica es la más valiosa con la que cuenta un químico pues con esta se puede identificar compuestos deconocidos a través de sus espectros de absorción característico por lo que también se puede determinar la concentración de una solución de un compuesto conocido midiendo su absorción de luz de una o más longitudes de onda.

En este tema se han descrito brevemente las técnicas más elementales que ocurren en un Laboratorio, y del porque cada una de ellas guarda un especial interés para el químico en cuanto a su aplicación y análisis.

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