La filtración
Lo que vas a aprender
- Armar con el docente un filtro con un embudo y papel, tela o algodón, y filtrar agua con arena.
- Decir qué queda en el filtro y qué lo atraviesa.
- Explicar por qué la sal disuelta no se separa del agua filtrando.
- Calcular la arena que quedó en el filtro como una diferencia de masas.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
En muchas casas del campo el tinto se cuela con un colador de tela. El abuelo echa el agua caliente sobre el café molido, y abajo cae el tinto. En la tela se queda una pasta oscura y húmeda: el cuncho. El abuelo acaba de filtrar.
En esta lección vas a filtrar agua con arena, con un filtro que tú mismo armas con el docente. Y vas a descubrir algo sorprendente: hay cosas que ningún filtro puede atrapar.
Explicación
Un tamiz con huequitos muy finos
En la lección anterior usaste un tamiz: los trozos pequeños pasaban por los huecos y los grandes se quedaban arriba. Un filtro hace lo mismo, pero sus huecos son tan pequeños que no se ven. Por ellos pasa el agua, pero no pasan los granitos de arena.
Filtrar sirve para separar un sólido que no se disuelve de un líquido. El agua con arena es una mezcla heterogénea: la arena no se disuelve y se ve aparte. Por eso se puede filtrar.
Hay varios materiales que sirven de filtro:
- Papel de filtro, como el de la cafetera. Sus huequitos son muy finos.
- Tela, como un pedazo de camiseta vieja o el colador del tinto.
- Algodón, apretado en el tubo del embudo.
Cómo se arma el filtro
- El docente corta una botella plástica por la mitad. La parte de arriba, puesta boca abajo, es el embudo. Los bordes cortados quedan filosos: el docente los cubre con cinta.
- Se dobla el papel de filtro en forma de cono y se pone dentro del embudo.
- Se pone el embudo sobre un vaso transparente.
- Se revuelve el agua con arena y se vierte despacio sobre el papel, sin que se rebose por encima.
Ahora mira: el agua atraviesa el papel y cae al vaso. Ese líquido que pasa se llama el filtrado. La arena se queda en el papel, húmeda. Es lo mismo que el cuncho en la tela del tinto.
Filtrar agua con arena. El embudo, hecho con una botella cortada, lleva dentro un cono de papel de filtro. La arena se queda en el papel. El agua atraviesa el papel y cae al vaso: es el filtrado.
¿Cuánta arena se quedó en el filtro?
Cuatro grupos echaron 50 g de arena en un vaso con agua y filtraron (datos inventados). Antes, pesaron un papel de filtro seco: 3 g. Después de filtrar, dejaron el papel con la arena secando al sol en la ventana durante dos días, y lo pesaron otra vez.
| Grupo | Papel con la arena seca |
|---|---|
| A | 51 g |
| B | 49 g |
| C | 52 g |
| D | 46 g |
La balanza pesa el papel y la arena juntos. Para saber cuánta arena hay, se quita la masa del papel. Ningún grupo recuperó los 50 g completos: siempre se quedan unos granitos pegados al vaso y al embudo.
Ejemplo resuelto
La arena del grupo A
El papel con la arena seca del grupo A pesa 51 g. El papel solo pesaba 3 g. ¿Cuánta arena recuperó el grupo A? Si echaron 50 g, ¿cuántos gramos se quedaron por fuera?
Ver la solución paso a paso
La balanza pesó el papel y la arena juntos. Le quitamos la masa del papel: $51 - 3$
El grupo A recuperó $48$ g de arena.
Ahora, lo que echaron menos lo que recuperaron: $50 - 48$
Se quedaron por fuera $2$ g: unos granitos pegados al vaso y al embudo.
Respuesta: Recuperó 48 g de arena; 2 g se quedaron pegados al vaso y al embudo.
La sal pasa por el filtro
Ahora una prueba distinta. El docente disuelve sal en un vaso con agua y revuelve hasta que la sal no se ve. Luego filtra esa agua salada con papel de filtro.
Muchos niños creen que la sal se quedará en el papel. No es así. En el papel no se ve sal atrapada, y el agua que cae al vaso sigue salada. ¿Por qué? Porque la sal está disuelta: se repartió en el agua en pedacitos tan pequeños que pasan por los huequitos de cualquier filtro, junto con el agua.
Ojo: si dejas secar el papel mojado, queda tieso y con una costrita blanca. Esa sal no la atrapó el filtro: venía en el agua salada que empapaba el papel, y se quedó cuando esa agua se evaporó. Por eso, si quieres la arena sin sal, antes de secarla le echas un chorrito de agua limpia de la llave, que se lleva la sal hacia el vaso.
¿Y cómo sabemos que la sal pasó, si no se ve? Nunca se prueba: en la práctica nada se lleva a la boca. Lo que se hace es dejar unas gotas del filtrado en un plato, al sol en la ventana, hasta que se sequen. Queda una manchita blanca: es la sal. Con el café pasa igual: el cuncho se queda en la tela, pero el color y el sabor del tinto pasan, porque están disueltos en el agua.
Recuerda esta regla:
- Lo que no se disuelve y se ve aparte (arena, tierra, cuncho) se queda en el filtro.
- Lo que está disuelto (sal, azúcar) pasa con el agua. Para recuperarlo hay que usar otra técnica, que verás en la última lección de la unidad.
Ejemplo resuelto
Agua con sal y con arena
Nicolás revuelve agua, 10 g de sal y 30 g de arena. Filtra con un papel de 3 g, enjuaga la arena del papel con un chorrito de agua limpia de la llave y deja secar el papel al sol. ¿Cuánto pesará el papel con lo que se quedó en él?
Ver la solución paso a paso
La arena no se disuelve: se queda en el papel. La sal está disuelta: pasa con el agua al vaso, y el chorrito de agua limpia se lleva la que mojaba la arena. Por eso los 10 g de sal no cuentan para el papel.
En el papel quedan el papel mismo y la arena: $3 + 30$
El papel con la arena pesará $33$ g, si no se pierde ningún granito.
La sal está en el filtrado. Si se deja secar el filtrado al sol, la sal aparece en el plato.
Respuesta: El papel pesará 33 g: 3 g del papel y 30 g de arena. La sal pasó con el agua.
¿Qué filtro conviene?
Los grupos filtraron también agua con tierra del jardín, cada uno con un filtro distinto. Midieron los minutos que tardaron en pasar dos vasos de agua y miraron cómo salía (datos inventados): con el papel salió clara, con el algodón casi clara y con la tela un poco turbia, porque la tierra muy fina se cuela por la tela.
El filtro más fino deja el agua más clara, pero es el más lento. El más grueso es rápido, pero deja pasar granitos. No hay un filtro perfecto: se escoge según lo que se necesite.
Minutos que tardaron en pasar dos vasos de agua con tierra por cada filtro (datos inventados). La tela fue la más rápida, pero el agua salió un poco turbia.
El agua filtrada no es para beber
El agua con tierra sale clarita del papel de filtro. Parece limpia, pero no es agua para beber. Puede tener cosas disueltas y microbios tan pequeños que también pasan por el filtro. El agua de tomar es la que se hierve o la que llega tratada a la casa.
Cuidados en la práctica
- Todo se hace con el docente. Él corta la botella y cubre los bordes con cinta.
- Se usa agua fría de la llave, arena, tierra del jardín y sal de cocina. Nada más.
- Nada se prueba ni se huele: ni el filtrado, ni el agua con sal, ni el agua con tierra.
- Se vierte despacio, con el vaso sobre la mesa. Lo que se riegue se seca de una vez para que nadie resbale. Al terminar, todos se lavan las manos.
Práctica
Según la tabla, el papel con la arena seca del grupo B pesa 49 g. El papel solo pesaba 3 g. ¿Cuántos gramos de arena recuperó el grupo B?
La balanza pesa el papel y la arena juntos. Se quita la masa del papel: 49 − 3 = 46 g de arena.
Según la tabla, el papel con la arena seca del grupo D pesa 46 g, y el papel solo pesaba 3 g. ¿Cuánta arena recuperó el grupo D?
46 − 3 = 43 g de arena. Fue el grupo que menos recuperó: se le quedó más arena pegada en el vaso.
¿Verdadero o falso? Según la tabla, el grupo C recuperó más arena que la que echó, que fueron 50 g: $52 - 3 > 50$
El grupo C recuperó 52 − 3 = 49 g, menos que los 50 g que echó. Los 52 g de la balanza incluyen los 3 g del papel. Nunca se recupera más de lo que se echó.
Según la gráfica, ¿cuántos minutos más tardó el agua en pasar por el papel que por la tela?
Por el papel tardó 12 minutos y por la tela 4: 12 − 4 = 8 minutos más. El papel es más lento, pero deja el agua más clara.
Tatiana quiere que el agua con tierra le salga lo más clara posible, y no tiene afán. ¿Qué filtro escoge, según la gráfica y lo que vieron los grupos?
El papel tardó 12 minutos, el que más, pero dejó el agua clara: sus huequitos son tan finos que no dejan pasar la tierra fina. La tela es rápida, pero la tierra muy fina se cuela por ella y el agua sale turbia.
Lina revuelve agua con 15 g de sal y 40 g de arena. Filtra con un papel de 3 g, enjuaga la arena con un chorrito de agua limpia de la llave y deja secar el papel al sol. Si no se pierde ningún granito, ¿cuántos gramos pesará el papel con lo que se quedó en él?
En el papel quedan el papel (3 g) y la arena (40 g): 3 + 40 = 43 g. Los 15 g de sal no están: la sal disuelta pasó con el agua al vaso, y el chorrito de agua limpia se llevó la que mojaba la arena. Sin ese enjuague, la balanza marcaría un poquito más, por la sal que queda al secarse el agua salada.
Según la tabla, el papel de cada grupo pesaba 3 g. ¿Cuántos gramos de arena recuperaron entre los grupos A y B, si sus papeles con arena pesan 51 g y 49 g?
El grupo A recuperó 51 − 3 = 48 g y el grupo B 49 − 3 = 46 g. Entre los dos: 48 + 46 = 94 g.
Lina filtró agua con sal disuelta usando papel de filtro. Dice: «Ya separé la sal: se quedó en el papel». ¿Qué le respondes?
La sal disuelta está en pedacitos tan pequeños que pasan por los huequitos del filtro. No desapareció: está en el filtrado, y aparece al secarlo. Nada se prueba en la práctica.
El agua con tierra salió clarita del filtro de papel. Santiago dice: «Ya está limpia, me la puedo tomar». ¿Qué le respondes?
El filtro solo retiene lo que no se disuelve y es más grande que sus huequitos. Lo disuelto y los microbios pasan. El agua de tomar es la hervida o la que llega tratada. Y en la práctica nada se prueba ni se huele.
¿Cuál de estas mezclas se puede separar filtrando?
La arena no se disuelve en el agua: se queda en el filtro. El azúcar, la sal y la panela disueltos pasan con el agua por cualquier filtro.
Reto
Completa el informe del filtro.
Recuerda la tabla: el papel solo pesaba 3 g y el del grupo A con arena seca, 51 g.
Reto
Une cada mezcla con lo que pasa al filtrarla.
Cierre
En resumen
Filtrar separa un sólido que no se disuelve de un líquido, como la arena del agua.
El filtro (papel, tela o algodón) tiene huequitos muy finos; el sólido se queda en él y el líquido pasa.
La sal y el azúcar disueltos atraviesan cualquier filtro: el agua sigue salada y la sal aparece al secar unas gotas al sol.
El filtro más fino deja el agua más clara, pero es más lento.
El agua filtrada no es agua para beber, y en la práctica nada se prueba ni se huele.
Vocabulario
- Filtrar
Separar un sólido que no se disuelve de un líquido, haciendo pasar la mezcla por un material lleno de huequitos muy finos.
- Filtro
El material de huequitos muy finos por donde pasa el líquido: papel de filtro de café, tela o algodón.
- Embudo
Recipiente en forma de cono, con un tubo abajo, que guía el líquido hacia el vaso. Se puede hacer con una botella plástica cortada.
- Filtrado
El líquido que atraviesa el filtro y cae en el vaso.
- Disuelto
Repartido en el agua en pedacitos tan pequeños que no se ven, como la sal o el azúcar en el agua.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Muestre un colador de tela de tinto o un filtro de cafetera usado y pregunte qué se quedó en él y qué pasó. Anote las ideas sin corregirlas.
- Explicación · 15 min — El filtro como un tamiz muy fino, cómo se arma y la regla de lo disuelto. Corte las botellas antes de la clase y cubra los bordes con cinta.
- Práctica · 20 min — En grupos: filtrar agua con arena (pesar el papel seco antes), y luego filtrar agua con sal que usted prepara. Dejar el papel con arena y unas gotas del filtrado salado en platos marcados en la ventana para pesarlos y mirarlos en la siguiente clase. Luego, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Pregunte de nuevo dónde quedó la sal. Que cada grupo prediga qué verá en el plato del filtrado salado dentro de dos días.
Preguntas para el salón
- ¿En qué se parece un filtro a un colador? ¿En qué se diferencia?
- Si la sal no se quedó en el papel, ¿dónde está? ¿Cómo lo comprobamos sin probar?
- ¿Por qué el tinto sale de color café si el cuncho se queda en la tela?
Errores típicos
- Creer que el filtro separa la sal del agua. Filtre agua salada frente a ellos y deje secar al sol unas gotas del filtrado en un plato oscuro: la mancha blanca muestra que la sal pasó.
- Creer que el agua que sale clara es agua para beber. Explique que los microbios y lo disuelto pasan por el filtro. Repita la regla del salón: nada de la práctica se prueba.
- Creer que la costrita blanca del papel seco es sal que atrapó el filtro. Explique que el papel estaba empapado de agua salada y que esa agua dejó la sal al evaporarse. Muestre que si se enjuaga la arena con agua limpia antes de secar, la costrita casi no aparece.
- Olvidar quitar la masa del papel al calcular la arena. Pida que digan qué hay en la balanza (papel y arena) antes de hacer la cuenta.
- Verter rápido y rebosar el filtro, y luego creer que el filtro no funcionó. Muestre que si el agua pasa por encima del papel, no pasa por el filtro. Que viertan despacio, poco a poco.
Tarea sugerida
Con un adulto, observar cómo se cuela el tinto o un jugo en casa: dibujar qué se queda en el colador y qué pasa, y escribir qué cosas disueltas creen que pasan con el líquido, como el color o el azúcar.