Técnicas de filtración

Las técnicas de filtración permiten separar un solido de un líquido. Según el tipo de solido se puede emplear filtración por gravedad, al vacío o decantación para separarlo

Generalidades de las técnicas de filtración

Hay muchas técnicas de filtración utilizadas para separar una mezcla que contiene un sólido y un líquido. Si el sólido se asienta bien, el líquido a veces puede ser vertido (decantado). Si el sólido tiene partículas de tamaño muy pequeño o forma una mezcla turbia, la mezcla puede a veces centrifugarse o pasar a través de una pipeta de filtro (en microescala, < 5mL).

Los métodos más comunes de separación sólido-líquido en el laboratorio son la filtración por gravedad y la filtración por succión o filtración al vacío. La filtración por gravedad se refiere al vertido de una mezcla sólido-líquido a través de un embudo que contiene un papel de filtro, permitiendo que el líquido se filtre mientras se atrapa el sólido en el papel (Imagen 1a).

La filtración por succión es un proceso similar, con la diferencia de que se aplica un vacío debajo del embudo para hacer pasar el líquido a través del papel filtro con succión (Imagen 1b).

Imagen 1: a) Filtración por gravedad, b) Filtración por succión
Imagen 1: a) Filtración por gravedad, b) Filtración por succión

La filtración por gravedad y por succión tiene ventajas y desventajas, pero lo que ayuda a decidir qué método utilizar es generalmente si se debe retener el sólido o el filtrado. El “filtrado” se refiere al líquido que ha pasado por un papel de filtro (como se indica en la imagen 1a). Generalmente, la filtración por gravedad se suele utilizar cuando se retiene el filtrado, mientras que la filtración por succión se utiliza cuando se retiene el sólido.

La filtración por gravedad es preferida cuando el filtrado es de interés, ya que el filtrado obtenido por filtración por succión o vacío tiene el potencial de contener pequeñas partículas sólidas arrastradas través de los poros del papel filtro, produciendo un filtrado potencialmente contaminado con el compuesto sólido.

La filtración por succión o filtración al vacío se prefiere cuando el sólido que se retiene como producto de la filtración por gravedad aún contiene volúmenes importantes del líquido, es decir, la filtración por gravedad es mucho menos eficaz en la extracción del líquido residual del sólido presente en el papel de filtro.

Decantación

Cuando es necesario separar una mezcla sólido-líquido, en ocasiones es posible verter el líquido cuidadosamente dejando el sólido. Este proceso se llama decantación, y es el método de separación más simple.

La decantación se utiliza a menudo para eliminar el sulfato de sodio hidratado (Na2SO4), empleado para eliminar la humedad de una solución orgánica. El sulfato de sodio a menudo se adhiere a la cristalería (Imagen 2a), permitiendo que el líquido se vierta (Imagen 2b).

Si se va a verter el líquido en un recipiente pequeño, se podría utilizar un embudo o verter el líquido por una varilla agitadora de vidrio para dirigir el flujo (Imagen 2c). Lamentablemente, hay muchas mezclas que no decantan bien.

Imagen 2: a) Sulfato de sodio pegado a la cristalería, b) Decantación de una mezcla sólido-líquido, c) Uso de una varilla agitadora de vidrio durante la decantación.
Imagen 2: a) Sulfato de sodio pegado a la cristalería, b) Decantación de una mezcla sólido-líquido, c) Uso de una varilla agitadora de vidrio durante la decantación.

Filtración por gravedad

Cuando hay necesidad de separar una mezcla sólido-líquido, es común que las partículas sean tan finas que se arremolinen y se dispersen al inclinar el matraz. Estas mezclas no pueden ser decantadas, y un método alternativo es la filtración por gravedad. La filtración por gravedad se utiliza generalmente cuando el filtrado (líquido que ha pasado a través del papel de filtro) será retenido, mientras que el sólido en el papel de filtro será desechado.

Un uso común de la filtración por gravedad es para separar el sulfato de magnesio anhidro (MgSO4) a partir de una solución orgánica que ha secado (Imagen 3b). El sulfato de magnesio anhidro es un polvo fino, y al mezclarse en un disolvente orgánico crea una fina dispersión de partículas como una capa de nieve.

Imagen 3: a) Una solución orgánica secada con sulfato de magnesio anhidro, b) Filtración por gravedad de esta solución.
Imagen 3: a) Una solución orgánica secada con sulfato de magnesio anhidro, b) Filtración por gravedad de esta solución.

Para filtrar una mezcla por gravedad, vierta la mezcla a través de un papel de filtro de pliegue cuádruple (Imagen 4) o de un papel de filtro estriado en un embudo y permita que el líquido se filtre utilizando únicamente la fuerza de la gravedad (Imagen 3c).

Es mejor verter como si se tratara de decantar, es decir, mantener el sólido asentado en el matraz durante el mayor tiempo posible. Cuando el sólido comienza a verterse en el papel de filtro, tiene la posibilidad de obstruir los poros del papel de filtro o ralentizar la filtración. Después de terminar de verter, enjuague el sólido sobre el papel de filtro (y en el matraz) con unas cuantas porciones de disolvente fresco para eliminar el compuesto residual adherido al sólido.

Imagen 4: Doblado de un papel filtro de pliegues cuadrados. Las líneas de puntos representan lugares para doblar y plegar el papel filtro. Las flechas muestran la dirección del plegado.
Imagen 4: Doblado de un papel filtro de pliegues cuadrados. Las líneas de puntos representan lugares para doblar y plegar el papel filtro. Las flechas muestran la dirección del plegado.

Resumen de las técnicas de filtración

Las técnicas de filtración aquí presentadas son las empleadas comúnmente en cualquier laboratorio de química, bien sea en prácticas educativas, así como en investigación. El éxito para separar una mezcla solido liquido no solo depende de la técnica empleada sino también de la habilidad del operador, así que es recomendable familiarizarse con estas técnicas y sus peculiaridades. En la siguientes secciones vamos a profundizar en las características de cada una de las técnicas.

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