Sistemas materiales Composición centesimal Métodos de separación de fases y de Fraccionamiento - Carla Justiniano

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QUÍMICA GENERAL 2020 
Ingeniería en Recursos Naturales y Medio Ambiente Facultad de Ciencias Naturales-U.N.Sa. 
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SISTEMAS MATERIALES. COMPOSICIÓN CENTESIMAL. MÉTODOS DE 
SEPARACIÓN DE FASES Y DE FRACCIONAMIENTO 
Contenidos 
Sistemas Materiales: Definición. Clasificación. Sustancias. Mezclas homogéneas (soluciones) y 
heterogéneas. Métodos de separación de fases. Métodos de fraccionamiento. Composición 
Centesimal. Aplicaciones de la química en diversas situaciones del mundo natural. 
Objetivos: 
 Entender los conceptos y clasificación de los sistemas materiales. 
 Diferenciar sistemas homogéneos y heterogéneos. 
 Identificar técnicas de separación para sistemas heterogéneos y métodos de fraccionamientos 
para sistemas homogéneos. 
 Conceptualizar el significado de composición centesimal. 
SISTEMA MATERIAL 
Es una parte del universo que se aísla real o imaginariamente para su estudio. 
Los sistemas materiales se clasifican, según sus propiedades intensivas, en homogéneos y 
heterogéneos. 
A. SISTEMAS HOMOGÉNEOS 
Son sistemas que poseen las mismas propiedades intensivas en toda su masa y están 
constituidos por una sola fase. 
Los sistemas homogéneos, a su vez, se clasifican en: Sustancias Puras y Soluciones, como se 
resume en el diagrama. 
 
1. Sustancias puras 
Son sistemas homogéneos constituidos por moléculas iguales. Tienen una composición definida, 
por lo tanto pueden representarse a través de fórmulas químicas. 
Las Sustancias puras pueden clasificarse en: 
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1.1. Sustancias puras simples 
Son sistemas homogéneos cuyas moléculas están constituidas por átomos de un mismo 
elemento químico. El oxígeno es un ejemplo, ya que está formado por moléculas de oxígeno, 
cada molécula de oxígeno (𝑂2), está constituida por dos átomos de oxígeno. Otros ejemplos: ozono 
(𝑂3), nitrógeno (𝑁2). Podemos representar sus moléculas utilizando el modelo de esferas, de la 
siguiente manera: 
 
 Molécula de Ozono (𝑂3) Molécula de Nitrógeno (𝑁2) 
1.2. Sustancias puras compuestas 
Son sistemas homogéneos cuyas moléculas están constituidas por átomos de distintos 
elementos químicos. La sustancia agua es un ejemplo, ya que está formada por moléculas de 
agua y una molécula de agua (𝐻2𝑂) está constituida por dos átomos de hidrógeno y un átomo de 
oxígeno, unidos por enlaces covalentes. Otros ejemplos: ácido sulfúrico (𝐻2𝑆𝑂4), dióxido de 
carbono (𝐶𝑂2), entre otras moléculas. 
 
Molécula de Agua (𝐻2𝑂) 
Elemento químico: es el componente común de una sustancia simple, de sus variedades 
alotrópicas y de una sustancia compuesta. Por lo tanto las sustancias simples y compuestas están 
formadas por elementos químicos. Ejemplo: 
 la sustancia simple oxígeno está constituida por el elemento químico oxígeno, cuya 
molécula tiene dos átomos de oxígeno (𝑂2) 
 la sustancia simple ozono está constituida por el elemento químico oxígeno y su molécula 
posee tres átomos de oxígeno (𝑂3) 
 la sustancia compuesta dióxido de carbono está constituida por el elemento químico 
oxígeno y el elemento químico carbono y su molécula posee un átomo de carbono y dos átomos 
de oxígeno (𝐶𝑂2). 
¿Qué tienen en común las dos sustancias simples estudiadas y la sustancia compuesta? El 
elemento químico oxígeno. 
¿En qué difieren las dos sustancias simples? En sus propiedades físicas. 
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Podemos decir entonces que el oxígeno y el ozono son variedades alotrópicas, sustancias simples 
formadas por el mismo elemento químico con propiedades físicas diferentes y propiedades 
químicas similares. 
Alotropía: es la propiedad de un elemento químico de constituir diferentes sustancias simples que 
poseen propiedades físicas diferentes y propiedades químicas similares. Por ejemplo el elemento 
químico fósforo está presente en la sustancia simple fósforo blanco, venenoso, no soluble en agua, 
y en el fósforo rojo, no venenoso, soluble en agua. 
Componente: es cada una de las sustancias puras que esta presentes en un sistema. 
2. Soluciones 
Son sistemas homogéneos formados por dos o más sustancias puras, de composición variable. 
Fraccionable por métodos físicos. Pueden clasificarse según el número de componentes 
(sustancias) en: soluciones binarias, soluciones ternarias, etc. 
En una solución binaria podemos distinguir dos componentes: 
Soluto: es la sustancia que se disuelve hasta tamaño de moléculas o iones. Generalmente se 
encuentra en menor proporción. 
Solvente: es la sustancia que disuelve al soluto. Generalmente se encuentra en mayor proporción 
y es el componente que determina el estado de agregación de la solución. 
Ejemplo: Una solución acuosa de cloruro de sodio (𝑁𝑎𝐶𝑙), es una solución líquida, binaria en donde 
el soluto es el 𝑁𝑎𝐶𝑙 y el solvente es el 𝐻2𝑂, y los componentes pueden ser separados por 
destilación o por evaporación. 
Dijimos que una característica de todas las soluciones es que tienen una composición variable. 
Esto significa que podemos hacer un número infinito de diferentes soluciones de sal y agua 
variando las cantidades relativas de los dos componentes utilizados. 
B. SISTEMAS HETEROGÉNEOS 
Son sistemas que no poseen las mismas propiedades intensivas en toda su masa y están 
constituidos por dos o más fases. 
Fase: Es cada uno de los sistemas homogéneos que componen un sistema heterogéneo. Las 
fases están separadas una de otra por una superficie de discontinuidad denominada Interfase. 
Los sistemas heterogéneos son mezclas de: 
a) Dos o más sólidos. Ejemplo: arena y cloruro de sodio. 
b) Dos a más líquidos (no miscibles). Ejemplo: agua y aceite. 
c) Sólidos más líquidos (sólidos no solubles en el líquido). Ejemplo: arena y agua. 
d) Líquidos más gases (gases no solubles en el líquido). Ejemplo: Agua y dióxido de carbono 
en condiciones estándar. 
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e) Sólidos más gases. Ejemplo: piedra pómez. 
 
 Sistema heterogéneo agua y aceite, diferentes propiedades intensivas 
Un sistema que contiene agua líquida, sólida y vapor de agua es un sistema heterogéneo formado 
por tres fases y un componente. 
C. SISTEMAS INOHOMEGENEOS 
Son sistemas en los cuales las propiedades intensivas varían gradualmente. No suele 
observarse una separación de fases. Ej.: la atmósfera. 
COMPOSICION CENTESIMAL 
La composición de un sistema puede expresarse en forma cualitativa (determinando cuales son 
los componentes) o en forma cuantitativa (estableciendo la cantidad de cada componente).La composición cuantitativa de un sistema se pude expresar de distintas formas, siendo una de 
las más sencillas la denominada Composición centesimal. 
Composición centesimal o porcentual, se puede expresar como: 
 % m/m: son las partes en masa de cada componente cada 100 partes en masa de sistema. 
 % m/v: son las partes en masa de cada componente cada 100 partes en volumen de sistema. 
Las composiciones centesimales son propiedades intensivas, es decir que cualquier fracción del 
sistema tendrá la misma composición centesimal. 
Por ejemplo, si un sistema está formado por un 70 % m/m de arena y el resto agua, significa que: 
100 g de sistema contiene 70 g de arena 
100 kg de sistema contiene 70 kg de arena 
100 mg de sistema contiene 70 mg de arena 
Es decir que: 
𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 + 𝐴𝑔𝑢𝑎 
 100 𝑔 = 70 𝑔 + 30 𝑔 
 100 𝑘𝑔 = 70 𝑘𝑔 + 30 𝑘𝑔 
 100 𝑚𝑔 = 70 𝑚𝑔 + 30 𝑚𝑔 
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1. Composición centesimal de un sistema material heterogéneo 
Ejemplo 1: Calcular la composición centesimal de un sistema formado por 60 g de arena, 80 g 
de agua y 20 g de limaduras de hierro. 
 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 60 𝑔 + 80 𝑔 + 20 𝑔 = 160 𝑔 
Entonces calculamos la proporción de cada uno de los componentes en 100 g de sistema 
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________60 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
60 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 37,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________80 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
80 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 50,0 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________20 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
20 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚. 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
= 12,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚. 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
 
Rta: El sistema está formado por 37,5 % m/m de arena, 50,0 % m/m de agua y 12,5 % m/m de 
limaduras de hierro. 
Ejemplo 2: A 300 g de un sistema heterogéneo formada por hierro y arena, cuya composición 
porcentual eran 60 % y 40 %, respectivamente, se agregaron 135 g de cobre y 3 g de aluminio. 
Cuál será la composición porcentual de cada uno de los componentes del nuevo sistema? 
 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐻𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 + 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 + 𝐶𝑜𝑏𝑟𝑒 + 𝐴𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 
Para poder realizar el cálculo de cada uno de los componentes del nuevo sistema, primero debo 
conocer la masa total. 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________60 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
300 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
60 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑥 300 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 180 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________40 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
300 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
40 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑥 300 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 120 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒: 135 𝑔 
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜: 3 𝑔 
𝑚𝑎𝑠𝑎𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 180 𝑔 + 120 𝑔 + 135 𝑔 + 3 𝑔 = 438 𝑔 
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Composición porcentual del nuevo sistema 
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________180 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
180 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 41,1 𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________120 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
120 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 27,4 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________135 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
135 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
= 30,8 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________3 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
3 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
438 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 0,7 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 
Rta: El sistema está formado por 41,1 % m/m de hierro, 27,4 % m/m de arena, 30,8 % m/m de 
cobre y 0,7 % m/m de aluminio. 
2. Composición de un sistema material homogéneo: 
2.1. Soluciones 
La composición de una solución se establece en términos de unidades de concentración, que 
pueden ser del tipo física y química. Nos interesa por ahora las siguientes concentraciones del tipo 
físicas, también denominadas concentraciones porcentuales: 
 Porcentaje masa en masa (%m/m): indica la masa de soluto disuelta en 100 partes en masa 
de solución. Si se consideran las masas en gramos podemos definirla como, la concentración 
de una solución que indica los gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución. 
 Porcentaje masa en volumen (%m/v): indica la masa de soluto disuelta en 100 partes en 
volumen de solución. Si se consideran las masas en gramos y el volumen en mL, podemos 
definirla como, la concentración de una solución que indica los gramos de soluto disueltos en 
100 mL de solución. 
Para la conversión de un tipo de concentración en otro es necesario conocer la densidad de la 
solución (sln) que normalmente se expresa en g/mL. 
Ejemplo 3: Se prepara una solución, disolviendo 12 g de azúcar en 148 mL de agua. 
a) Calcular la concentración expresada en %m/m 
b) Calcular la concentración expresada en %m/v si la sln es de 1,05 g/mL, 
Resolución 
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 (𝐴𝑧ú𝑐𝑎𝑟) (𝐻2𝑂) 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 
a) Primero se calcula la masa total de la solución 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 12 𝑔 + 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑔𝑢𝑎 
Recordar que la densidad de una sustancia indica cual es la masa por una unidad de volumen. 
Para el agua cuya densidad es 1g/mL, entonces: 
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎________1 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 
148 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎________𝑥 = 
1 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥 148 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
 = 148 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 
𝑚𝑎𝑠𝑎𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 12 𝑔 + 148 𝑔 = 160 𝑔 
Concentración de la solución, expresada en %m/m: 
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________12 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
12 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 7,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 
Rta: la solución tiene una concentración de 7,5 % m/m de azúcar. 
b) Primero convertimos la masa total en volumen total utilizando la densidad de la solución 
1,05 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 
160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑥 160 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
1,05𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 152,4 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 
Concentración de la solución, expresada en %m/v: 
152,4 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________12 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 
100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
12 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 𝑥 100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
152,4 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 7,9 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 
Rta: la solución tiene una concentración de 7,9 % m/v de azúcar. 
Ejemplo 4: Se tiene una solución acuosa de cloruro de sodio al 10 % m/v. Si a 20 ºC la densidad 
de la solución es de 1,06 g/mL determinar la masa de solvente de esta solución. 
Resolución 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 
La concentración indica que 10 g de 𝑁𝑎𝐶𝑙 se encuentran disueltos en 100 mL de solución. 
100 𝑚𝐿 = 10 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝑥 𝐻2𝑂 
Para calcular la masa de agua (solvente) se debe conocer la masa de solución, para ello debemos 
considerar el dato de la densidad de la misma. 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 10 𝑔 + 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐻2𝑂 
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Si la densidad de la solución es de 1,06 g/mL a 20 ºC significa que: 
1,06 g de solución ocupa un volumen de 1 mL, o que 1 mL de solución tiene una masa de 1,06 g 
 1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ________1,06 𝑔 
100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
1,06 𝑔 𝑥 100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 106 𝑔 
Conociendo la masa de 100 mL de solución podremos calcular la masa de solvente en la solución 
estudiada. 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐻2𝑂 = 106 𝑔 − 10 𝑔 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐻2𝑂 = 96 g 
Ejemplo 5: Se preparó una solución disolviendo 2,50 g de 𝑁𝑎𝐶𝑙 en agua obteniéndose 40 mL de 
solución de densidad 1,045 g/mL a 20 ºC. Calcule la concentración de esta solución en: 
a) porcentual m/v de solución (% m/v), 
b) porcentual m/ m de solución (%m/m) 
Resolución 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 
Datos: 40 𝑚𝐿 = 2,5 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝑥 𝐻2𝑂 
a) Para determinar % m/v, debemos calcular cuántos gramos de NaCl hay disueltos en 100 
mL de solución. 
 40 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ________2,50 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 
100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
2,50 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑥 100 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
40 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 6,25 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 
Rta: la concentración de la solución es de 6,25 % m/v de NaCl (6,25 g de NaCl se encuentran 
disueltos en 100 mL de solución). 
b) Para determinar la masa de los 40 mL de solución, se debe considerar el dato de la 
densidad de la misma. 
Si la densidad de la solución es 1,045 g/mL significa que a 1 mL de la misma le corresponde una 
masa de 1,045 g 
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ________1,045 𝑔 
40 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
1,045 𝑔 𝑥 40 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 42 𝑔 
Luego: 
42 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________2,50 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
2,50 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
42 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 5,95 𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙 
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Rta: la concentración porcentual de la solución es de 5,95 % m/m de NaCl (5,95 g de NaCl se 
encuentran disueltos en 100 g de solución). 
2.2. Sustancias puras compuestas 
Se define como composición centesimal de un compuesto a las masas de cada elemento por cada 
100 partes en masa de compuesto. Si las masas se expresan en gramos definimos la composición 
centesimal de un compuesto como los gramos de cada elemento por cada 100 g de compuesto. 
Ejemplo 6 
Si 44 g de un compuesto contiene 12 g de carbono y el resto oxígeno. Determine la composición 
centesimal del compuesto. 
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 + 𝑂𝑥í𝑔𝑒𝑛𝑜 
 44 𝑔 = 12 𝑔 + 𝑋 
𝑋 = 44 𝑔 − 12 𝑔 = 32 𝑔 
Composición centesimal del compuesto 
44 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜________12 𝑔 𝐶 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜________𝑥 = 
12 𝑔 𝐶 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜
44 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜
 = 27,3 𝑔 𝐶 
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 + 𝑂𝑥í𝑔𝑒𝑛𝑜 
 100 𝑔 = 27,3 𝑔 + 𝑋 
𝑋 = 100 𝑔 − 27,3 𝑔 = 72,7 𝑔 
El compuesto contiene: 27,3 % de C y 72,7 % de O 
 
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MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE FASES Y MÉTODOS DE FRACCIONAMIENTO 
 
A) Métodos de separación de fases: sistemas HETEROGÉNEOS 
1. Dos o más sólidos 
 
IMANTACIÓN 
Sirve para separar un sólido que presenta propiedades magnéticas de 
otro que no las tiene. Por ejemplo, para separar limaduras de hierro de 
una mezcla con arena, se utiliza un imán. 
 
TAMIZACIÓN 
Sirve para separar partículas sólidas de distinto tamaño. Cuando se 
hace pasar la mezcla a través de los poros del tamiz, los granos más 
pequeños lo atraviesan y los más grandes son retenidos. Por ejemplo, 
sirve para separar arena y canto rodado. 
 
 
SUBLIMACIÓN 
Se puede utilizar cuando uno de los sólidos tiene la propiedad de 
sublimar (pasaje de sólido a gas). Por ejemplo, el sistema arena-iodo: al 
calentar el sistema en un recipiente, el iodo pasa al estado vapor 
(sublima), y al chocar con una superficie fría condensa pasando 
nuevamente a iodo sólido. Así, al dejar de calentar queda el iodo sólido 
en la parte superior y la arena en la parte inferior del recipiente. 
 
DISOLUCIÓN 
Se aplica para separar sólidos, cuando solo una de las fases es soluble 
en el solvente que se incorpora a la mezcla. Por ejemplo en un sistema 
formado por arena y sal, la separación se logra agregando agua, que solo 
disuelve a la sal y luego, se puede completar la separación filtrando el 
sistema obteniéndose una solución salina y arena. 
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FLOTACIÓN 
Se aplica para separar sólidos de distinta densidad mediante el agregado 
de un líquido. Por ejemplo: sistema arena –aserrín. Si se agrega agua, 
la fase más liviana (aserrín) flota y la más pesada (arena) se deposita en 
el fondo del recipiente. 
 
LEVIGACIÓN 
Sirve para separar sólidos de distinta densidad, de los cuales uno tiene 
alto valor comercial. Ej: oro de arena. Se somete la mezcla aurífera en 
una corriente de agua y queda el oro (más denso) y la arena es 
arrastrada. 
2. Sólidos más líquidos 
 
FILTRACIÓN 
Mediante la utilización de un filtro, se separa una fase líquida de una 
fase sólida insoluble que pueda ser retenida por el filtro. La mezcla se 
vierte sobre el filtro y el sólido es retenido. En el otro recipiente se 
depositara el líquido, de ese modo quedan separados los doscomponentes. Se emplea por ejemplo, cuando se quiere separar arena 
y agua. 
 
 
 
 
CENTRIFUGACIÓN 
Se utiliza para separar líquidos inmiscibles y para separar partículas 
pequeñas insolubles (que por ser livianas no sedimentan) suspendidas 
en un líquido. La fuerza centrífuga que actúa sobre las fases permite a 
las partículas desplazarse a través del medio, lográndose finalmente su 
separación. Por ejemplo, el plasma de la sangre puede separarse por 
este método. 
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SEDIMENTACIÓN 
Se separa el sólido del líquido por acción gravitatoria. Ejemplo agua y 
arena, se deja reposar la mezcla hasta que sedimente la arena. 
3. Dos o más líquidos no miscibles 
 
 
DECANTACIÓN 
Se deja reposar la mezcla y el líquido de mayor densidad se deposita en 
el fondo. Ej: aceite y agua, es posible separar el sistema usando una 
ampolla de decantación, la cual está provista de una llave en la parte 
inferior. El aceite es insoluble en el agua, la cual al ser más densa queda 
en el fondo de la ampolla. Luego, abriendo la llave de la ampolla, se 
separa toda el agua que es recogida en un vaso de precipitado, 
quedando el aceite en la ampolla. 
B) Métodos de fraccionamiento: sistemas HOMOGÉNEOS 
1. Solución de un sólido disuelto en un líquido 
 
CRISTALIZACIÓN 
Este método consiste en calentar, sin hervir, la solución a fraccionar. Se 
evapora el solvente y se concentra la solución, luego se deja enfriar 
hasta la aparición de cristales. 
 
VAPORIZACIÓN 
Se calienta la solución hasta ebullición, se evapora el solvente y queda 
el sólido. Se distingue de la cristalización porque se obtienen partículas 
muy pequeñas en forma de polvo seco. 
2. Solución de un sólido disuelto en un líquido o de líquidos miscibles 
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DESTILACIÓN SIMPLE 
Se utiliza para separar una sustancia sólida disuelta en otra líquida o dos 
líquidos miscibles que difiere marcadamente en su temperatura de 
ebullición. Por ejemplo para el sistema NaCl- agua: se coloca la solución 
en una fuente de calor hasta que el solvente de la solución vaporiza. 
Estos vapores se condensan en un tubo refrigerante, el líquido se recibe 
en un recipiente colector quedando el sólido separado por un lado y el 
líquido por otro. 
 
DESTILACIÓN FRACCIONADA 
Se utiliza cuando se tienen dos líquidos disueltos con puntos de 
ebullición cercanos entre sí. Se emplea una columna de 
fraccionamiento, la cual posee gran superficie de contacto. A esta llegan 
los vapores de los dos componentes, sin embargo los vapores del 
componente con mayor punto de ebullición condensarán y solo llegarán 
al refrigerante los vapores del componente con menor punto de 
ebullición. Es decir, destila primero el componente con menor punto de 
ebullición y mientras lo hace, la temperatura permanece constante. 
Cuando este componente haya destilado nuevamente asciende la 
temperatura hasta que comienza a destilar el componente con mayor 
punto de ebullición, momento en el cual la temperatura del sistema 
vuelve a permanecer constante. 
Ejemplo: sistema agua-acetona (p. eb. acetona: 60 ºC, p. eb. agua: 100 ºC). 
 
CROMATOGRAFÍA 
Esta técnica se basa en el principio de retención selectiva cuyo objetivo 
es separar los distintos componentes de una mezcla. Hay una fase 
móvil (el solvente) que arrastra a la muestra a través de una fase 
estacionaria (el soporte, por ejemplo papel secante). 
La mezcla se coloca sobre el soporte y el solvente asciende por 
capilaridad. Los componentes atraviesan la fase estacionaria a distintas 
velocidades de acuerdo a la afinidad que tienen por la fase móvil y se 
van separando. Finalmente, los componentes se observan sobre el 
soporte como bandas con diferentes características. 
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Ejercicio integrador 
A 20 ºC, para el sistema formado por: 
 KCl (sólido blanco, punto de fusión: 776 ºC, soluble en agua, inodoro, se descompone por 
acción del calor, densidad 1,987 g/mL) 
 Hierro (sólido con brillo metálico, propiedades magnéticas, punto de fusión 1538 ºC, punto 
de ebullición 3135,15 K) 
 Arena (sólido) 
a) La composición del sistema es: 35 % m/m de cloruro de potasio, 25 % m/m de hierro y el 
resto arena. Si a 150 g de sistema se le agregan 250 mL de agua ( 1 g/mL), calcular la 
composición centesimal de la solución obtenida. 
b) Clasificar las propiedades mencionadas para la sustancia pura compuesta. Justifique. 
c) Clasificar el sistema de acuerdo a sus propiedades intensivas. Esquematizar como 
procedería para separar cada componente (considere solidos de igual granulometría). Justifique. 
d) A 3000 ºC, ¿en qué estado de agregación se encuentra el hierro? Justifique. 
Resolución 
𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐾𝐶𝑙 + 𝐻𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 + 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 
Datos: 100 𝑔 = 35 𝑔 + 25 𝑔 + 𝑋 𝑔 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = (100 − 35 − 25) 𝑔 = 40 𝑔 
a) Si se consideran 150 g de sistema, se debe calcular la cantidad de cada componente: 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________35 𝑔 𝑑𝑒 𝐾𝐶𝑙 
150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
35 𝑔 𝑑𝑒 𝐾𝐶𝑙 𝑥 150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 52,5 𝑔 𝑑𝑒 𝐾𝐶𝑙 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________25 𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒 
150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
25 𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒 𝑥 150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
 = 37,5 𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________40 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎________𝑥 = 
40 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑥 150 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
= 60 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 
Si a los 150 g de sistema se le agregan 250 mL de agua, el KCl se disuelve, mientras que el Fe y 
la arena permanecen sólidos. 
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Para determinar la composición centesimal de la solución formada se debe considerar la masa de 
KCl y la masa de agua en dicha solución. 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐾𝐶𝑙 = 52,5 𝑔 
Si la densidad del agua es de 1 g/mL significa que 1 mL de solución pesa 1 g 
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ________1 𝑔 
250 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
1 𝑔 𝑥 250 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 250 𝑔 
Por lo tanto, se puede calcular la masa de la solución sumando las masas de KCl y de agua 
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 + 𝑆𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 
𝟑𝟎𝟐, 𝟓 𝒈 = 52,5 𝑔 + 250 𝑔 
Cálculo de la composición centesimal de la solución 
Se debe calcular la masa decada componente en la solución. 
302,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________52,5 𝑔 𝐾𝐶𝑙 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 _________𝑥 = 
52,5 𝑔 𝐾𝐶𝑙 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
302,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 17,36 𝑔 𝐾𝐶𝑙 
302,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________250 𝑔 𝐻2𝑂 
100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛________𝑥 = 
250 𝑔 𝐻2𝑂 𝑥 100 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
302,5 𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
 = 82,64 𝑔 𝐻2𝑂 
Rta: % m/m (𝐾𝐶𝑙)= 17,36 y % m/m (𝐻2𝑂)= 82,64. 
b) El cloruro de potasio es la sustancia pura compuesta que forma parte del sistema. 
Justificación: El KCl es una sustancia pura compuesta porque sus moléculas están formadas por 
átomos de diferentes elementos químicos y puede representarse mediante una formula química 
debido a que presenta una composición definida. 
Clasificación de las propiedades mencionadas para el KCl 
Para realizar la clasificación podría construirse una tabla, marcando con una “x” el lugar que 
corresponde para cada propiedad: 
 
Propiedad 
Intensivas 
Extensivas Físicas 
Químicas 
Organolépticas Experimentales 
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Sólido blanco x 
Punto de fusión: 776 ºC x 
Soluble en agua x 
Inodoro x 
Se descompone por acción del calor x 
= 1,987 g/mL x 
Esta es una manera sencilla de clasificar a una propiedad para evitar ser reiterativos, por ejemplo 
de acuerdo a la información que proporciona la tabla, se establece que la densidad () es una 
propiedad intensiva, física experimental. 
Justificación 
 Propiedades intensivas: son características de la materia que no dependen de la cantidad 
de materia considerada. 
 Propiedades físicas: se determinan sin modificar la composición o identidad de la sustancia 
analizada. 
 Organolépticas: son aquellas que se perciben con los sentidos. 
 Experimentales: son aquellas que se determinan mediante el uso de algún instrumento. 
 Propiedades químicas: son características que manifiesta la materia cuando cambia su 
composición. 
 Propiedades extensivas: son las que dependen de la cantidad de materia considerada. 
c) Clasificación y justificación 
El sistema es heterogéneo porque presenta tres fases. Los sólidos cloruro de potasio (KCl), hierro 
(Fe) y arena presentan distintos colores, es decir que se observan distintas propiedades intensivas. 
Como el sistema es heterogéneo, para separar los componentes del mismo se deberán aplicar 
métodos de separación de fases. Los sólidos presentan igual granulometría, es decir los diámetros 
de las partículas son iguales, por lo tanto no pueden separarse por tamización. 
 
 
Esquema de separación 
Para plantear el método de separación más adecuado se deben considerar las propiedades de los 
componentes. 
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Justificación 
I. Imantación: se aplica este procedimiento porque el Fe es el único componente que posee 
propiedades magnéticas. 
II. Disolución en agua: se aplica al sistema heterogéneo solido formado por arena y cloruro de 
potasio, porque al agregar agua solamente el cloruro de potasio se disuelve en agua. 
III. Filtración: este método permite separar la fase solida (arena) y la fase liquida (solución acuosa 
de KCl). 
IV. Cristalización: se calienta la solución acuosa hasta evaporar todo el solvente (agua) y se 
forman cristales de KCl (soluto no volátil). 
d) Para determinar el estado de agregación del hierro a 3000 ºC, deben considerarse los 
puntos de fusión y ebullición de dicha sustancia. 
Punto de fusión: 1538 ºC 
Punto de ebullición: 3135,15 K 
Se debe calcular el punto de ebullición en ºC, recordando que 𝑻 (𝑲) = 𝒕 (º𝑪) + 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓 
Por lo tanto, la temperatura de ebullición en ºC se calcula de la siguiente manera: 
𝒕 (º𝑪) = 𝑻 (𝑲) − 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓 
𝒕 (º𝑪) = 𝟑𝟏𝟑𝟓, 𝟏𝟓 − 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓 = 𝟐𝟖𝟔𝟐 º𝑪 
Luego se construye una recta numérica en la cual se representan ambas temperaturas en las 
mismas unidades: 
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A 3000 ºC, el hierro (Fe) existe en estado gaseoso 
Justificación 
El punto de fusión es la temperatura a la cual una sustancia funde, es decir cambia del estado de 
agregación solido a líquido, y el punto de ebullición es la temperatura a la cual una sustancia 
cambia del estado de agregación líquido al gaseoso. A temperaturas superiores al punto de 
ebullición, la sustancia existe en estado gaseoso. 
 
m
Solución de un sólido 
disuelto en un líquido
Cristalización Vaporización 
Solución de un sólido disuelto en un 
líquido o de líquidos miscibles
Destilación 
simple 
Destilación 
fraccionada
Cromatografía 
Dos o más sólidos
Imantación Tamización Sublimación Disolución Flotación 
Sólidos más líquidos
Filtración Centrifugación Sedimentación
Dos o más 
líquidos no 
miscibles
Decantación
Sistemas materiales
Sistemas 
Homogéneos
Soluciones Sustancias 
puras
Sistemas 
Heterogéneos
Mezclas
"𝑴é𝒕𝒐𝒅𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒇𝒓𝒂𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐"
𝑺𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 𝒉𝒂𝒔𝒕𝒂
𝒎𝒆𝒅𝒊𝒂𝒏𝒕𝒆
𝑺𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 𝒉𝒂𝒔𝒕𝒂
𝒎𝒆𝒅𝒊𝒂𝒏𝒕𝒆 "𝑴é𝒕𝒐𝒅𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒇𝒂𝒔𝒆𝒔"