Mezcla

El hormig�n o concreto es una mezcla de cemento, agua y arena en las proporciones adecuadas.

Una mezcla es una combinaci�n de dos o m�s componentes unidos, pero no combinados qu�micamente. En una mezcla no ocurre una reacci�n qu�mica y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades qu�micas.​ No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus componentes pueden reaccionar entre s� en determinadas condiciones ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combusti�n interna. Es la combinaci�n f�sica de dos o m�s sustancias que retienen sus identidades y que se mezclan logrando formar seg�n sea el caso: aleaciones, soluciones, suspensiones y coloides.

Son el resultado del mezclado mec�nico de sustancias qu�micas tales como elementos y compuestos, sin que existan enlaces qu�micos u otros cambios qu�micos, de forma tal que cada sustancia ingrediente mantiene sus propias propiedades qu�micas.​ A pesar de que no se producen cambios qu�micos de sus componentes, las propiedades f�sicas de una mezcla, tal como por ejemplo su punto de fusi�n, pueden ser distintas de las propiedades de sus componentes. Algunas mezclas se pueden separar en sus componentes mediante procesos f�sicos (mec�nicos o t�rmicos), como destilaci�n, disoluci�n, separaci�n magn�tica, flotaci�n, tamizado, filtraci�n, decantaci�n o centrifugaci�n.​ Los aze�tropos son un tipo de mezcla de l�quidos que por lo general requiere de complicados procesos de separaci�n para obtener sus componentes.​

Si despu�s de mezclar algunas sustancias, estas reaccionan qu�micamente, entonces no se pueden recuperar por medios f�sicos, pues se han formado compuestos nuevos.

Las mezclas se clasifican en:​

• Homog�neas.
• Heterog�neas.

Los componentes de una mezcla pueden ser:​

• S�lidos
• L�quidos
• Gaseosos

Mezclas homog�neas

Las mezclas homog�neas son mezclas cuyos componentes se encuentran distribuidos de manera uniforme, raz�n por la cual no se distingue a simple vista.

Se conocen con el nombre de disoluciones o soluciones y est�n constituidas por uno o varios solutos y un disolvente. Por ejemplo, el agua mezclada con sales minerales o con az�car o etanol.

Una mezcla homog�nea se caracteriza por la dispersi�n uniforme de las sustancias que la componen; las sustancias existen en la misma proporci�n en todas las partes de la mezcla. Dicho de otro modo, una mezcla homog�nea ser� la misma independientemente del lugar de la mezcla del que se tome la muestra. Por ejemplo, si una soluci�n s�lido-l�quido se divide en dos mitades de igual volumen, las mitades contendr�n cantidades iguales tanto del medio l�quido como del s�lido disuelto (disolvente y soluto).

Mezclas heterog�neas

Mezcla heterog�nea donde se distinguen dos fases.

Mezcla heterog�nea Son mezclas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista o con un microscopio lupa.

Est� formada por dos o m�s sustancias f�sicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterog�nea pueden separarse f�cilmente. Pueden ser gruesas o suspensiones de acuerdo al tama�o de la sustancia.

• Mezclas gruesas: el tama�o de las part�culas es apreciable, por ejemplo: las ensaladas, concreto (cemento), etc.
• Suspensiones: las part�culas se depositan con el tiempo, por lo general tiene la leyenda "ag�tese bien antes de utilizar", por ejemplo: medicamentos, aceite con agua, agua con talco, etc.

Dispersi�n coloidal

La leche es un coloide​

En fisicoqu�mica un coloide, sistema coloidal, suspensi�n coloidal o dispersi�n coloidal es un sistema conformado por dos o m�s fases, normalmente una fluida (l�quido o gas) y otra dispersa en forma de part�culas generalmente s�lidas muy finas, de di�metro comprendido entre 10^-9 y 10^-5 m.​

Suspensi�n qu�mica

Suspensi�n se denomina a las mezclas que tienen part�culas finas suspendidas en un l�quido durante un tiempo y luego se sedimentan. En la fase inicial se puede ver que el recipiente contiene elementos distintos. Se pueden separar por medios f�sicos. Algunos ejemplos de suspensiones son el engrudo (agua con harina) y la mezcla de agua con aceite.​

Ejemplos de mezclas

Tal como se indic� previamente las mezclas pueden ser homog�neas o heterog�neas. Una mezcla homog�nea es un tipo de mezcla en la cual no se distinguen sus componentes y en la que la composici�n es uniforme y cada parte de la soluci�n posee las mismas propiedades. Una mezcla heterog�nea es un tipo de mezcla en la cual es posible observar los componentes, como el agua y el aceite o las l�mparas de lava. El aire es un ejemplo de una mezcla homog�nea de las sustancias gaseosas: nitr�geno, ox�geno y cantidades menores de otras sustancias (si es que no contiene polvo en suspensi�n, por ejemplo aire filtrado). La sal, el az�car, y numerosas sustancias se disuelven en agua formando mezclas homog�neas.

La tabla a continuaci�n muestra las principales propiedades de las tres familias de mezclas.

	Soluci�n	Coloide	Dispersi�n gruesa
Homogeneidad de la mezcla	Homog�nea	Homog�nea a la vista pero heterog�nea bajo un microscopio	Heterog�nea
Tama�o de la part�cula	< 1 nan�metro	entre 1 nan�metro y 1 micr�metro	> 1 micr�metro
Estabilidad f�sica	S�	S�	No: precisa de agentes estabilizantes
Efecto Tyndall	No	S�	S�
Se separa por centrifugaci�n	No	S�	S�
Se separa por decantaci�n	No	No	S�

La siguiente tabla presenta ejemplos de estos tres tipos de mezclas.

Fase disuelta o dispersa	Medio continuo	Soluci�n	Coloide	Dispersi�n gruesa
Gas	Gas	mezcla de gases: aire (ox�geno y otros gases en nitr�geno)	Ninguno	Ninguno
L�quido	Gas	Ninguno	Aerosoles de part�culas l�quidas:​ niebla, bruma, vapor, aerosol para el cabello	Aerosol
S�lido	Gas	Ninguno	Aerosoles de part�culas s�lidas:​ humo, nube, partículas en el aire	Aerosol sólido: polvo
Gas	Líquido	Solución: oxígeno en agua	Espuma líquida: crema batida, crema de afeitar	Espuma
Líquido	Líquido	Solución: bebidas alcohólicas	Emulsión: miniemulsión, microemulsión	Emulsión: leche, mayonesa, crema para las manos
Sólido	Líquido	Solución: azúcar en agua	Líquido sol: tinta con pigmentos, sangre	Suspensión: partículas de barro (tierra, arcilla o limo suspendidas en agua), polvo de tiza suspendido en agua
Gas	Sólido	Solución: hidrógeno en metales	Espuma sólida: aerogel, Poliestireno extruido, piedra pómez	Espuma: esponja seca
Líquido	Sólido	Solución: amalgama (mercurio en oro), hexano en cera parafina	Gel: agar, gelatina, silicagel, ópalo	Esponja mojada
Sólido	Sólido	Solución: aleaciones, plastificantes en plásticos	Sol sólido: vidrio rubino oro	Grava, granito

Distinción entre tipos de mezcla

Distinguir entre mezclas homogéneas y heterogéneas es una cuestión de escala de muestreo. A una escala suficientemente gruesa, puede decirse que cualquier mezcla es homogénea, si se permite que todo el artículo cuente como «muestra» de la misma. A una escala lo suficientemente fina, puede decirse 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 de la misma que se tome para el examen utilizado, la mezcla es homogénea.

La teoría del muestreo de Gy define cuantitativamente la heterogeneidad de una partícula como:​

$h_{i}={\frac {(c_{i}-c_{\text{batch}})m_{i}}{c_{\text{batch}}m_{\text{aver}}}},$

donde $h_{i}$, $c_{i}$, $c_{\text{batch}}$, $m_{i}$, y $m_{\text{aver}}$ son respectivamente: la heterogeneidad de la partícula $i$ésima de la población,la concentración de masa de la propiedad de interés en la partícula $i$ésima de la población, la concentración de la propiedad de interés en la población, la masa de la partícula $i$ésima en la población, y la masa promedio de la partícula en la población.

Durante el muestreo de mezclas heterogéneas de partículas, la varianza del error de muestreo es generalmente distinta de cero.

Pierre Gy derivó, a partir del modelo de muestreo de Poisson, la siguiente fórmula para la varianza del error de muestreo en la concentración de masa en una muestra:

$V={\frac {1}{(\sum _{i=1}^{N}q_{i}m_{i})^{2}}}\sum _{i=1}^{N}q_{i}(1-q_{i})m_{i}^{2}\left(a_{i}-{\frac {\sum _{j=1}^{N}q_{j}a_{j}m_{j}}{\sum _{j=1}^{N}q_{j}m_{j}}}\right)^{2},$

en 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 partícula iésima de la población en la muestra (o sea la probabilidad de inclusión de primer orden de la partícula iésima), m _i es la masa de la partícula iésima en la población y a _i es la concentración de masa de la propiedad de interés en la partícula iésima de la población.

La ecuación indicada previamente 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. Ello implica que q _i ya no depende de i, y por lo tanto puede ser reemplazada por el símbolo q. La ecuación de Gy para la varianza del error de muestreo entonces resulta ser:

$V={\frac {1-q}{qM_{\text{batch}}^{2}}}\sum _{i=1}^{N}m_{i}^{2}\left(a_{i}-a_{\text{batch}}\right)^{2},$

donde a_batch es la concentración de la propiedad de interés en la población de la que se extrae la muestra y M_batch es la masa de la población de la que se extraerá la muestra.

Fisicoquímica

Termodinámicamente, se puede distinguir entre mezclas ideales y reales.​ En las mezclas ideales, las sustancias puras contenidas se comportan de tal manera que no hay diferencia entre sus fracciones másicas y sus actividades termodinámicas. En este caso, las propiedades de la mezcla pueden predecirse a partir de las fracciones másicas. En las mezclas reales, las fracciones másicas de los componentes son diferentes de las actividades de los componentes. Las propiedades de la mezcla sólo pueden predecirse con precisión mediante las actividades, pero no mediante las fracciones másicas.

Las mezclas pueden experimentar transiciones de fase, por lo que el comportamiento de fase de las mezclas puede representarse mediante diagramas de fase. A menudo, las mezclas sólidas y líquidas pueden adoptar tanto estados termodinámicos, en los que son homogéneas, como estados termodinámicos, en los que son heterogéneas y existen en forma de fases coexistentes en equilibrio. Además de la composición de la mezcla, un estado termodinámico se caracteriza por una determinada presión, una determinada temperatura y un determinado volumen de la mezcla. Una mezcla homogénea asume un estado en su espacio de estado termodinámico en el que se presenta como una fase mixta homogénea. La mezcla homogénea puede convertirse en mezcla heterogénea mediante desmezcla. Un cambio de estado, como un cambio de temperatura o de presión, la transfiere a una región de su espacio de estados en la que tiene una brecha de miscibilidad. A la inversa, las fases coexistentes pueden volver a convertirse en una fase mixta homogénea mediante el correspondiente cambio de estado. Además, muchas mezclas homogéneas pueden convertirse en otros estados agregados mediante transiciones de fase. Esto suele implicar el paso por una región de coexistencia en la que coexisten una fase del estado agregado inicial y una fase del estado agregado recién formado, que difieren en su composición material. Las excepciones son los azeótropos y los eutécticos.

Véase también

• Regla de aligación
• Plastificante
• Propiedad coligativa
• Proceso de separación
• Métodos de separación de fases

Enlaces externos

• Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre mezcla.
• Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. «mixture». Compendium of Chemical Terminology. Versión en línea (en inglés).

• Datos: Q169336
• Multimedia: Chemical mixtures / Q169336
• Citas célebres: Mezcla