8.- Disoluciones, coloides y suspensiones

Transcripción

1 Fecha 8.- Disoluciones, coloides y suspensiones Marco teórico La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas. Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: elementos y compuestos. Las mezclas se encuentran formadas por 2 ó más sustancias puras. Su composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas. Las mezclas se clasifican por el tamaño de la partícula en disoluciones, coloides y suspensiones. Las DISOLUCIONES son mezclas homogéneas con un tamaño de partícula igual a un átomo (de 1 a 10 nanómetros), son traslúcidas, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración. Están formadas por un soluto y un solvente, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción, solvente es la sustancia que está en mayor proporción. En una disolución preparada con 500 mililitros de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente. Son disoluciones el vino y los perfumes. Los COLOIDES a simple vista son sistemas homogéneos, pero con ayuda de un ultramiscroscopio se pueden diferenciar las fases. Son una transición entre las disoluciones (mezclas homogéneas) y las suspensiones (mezclas heterogéneas); sus partículas son de 10 a 100 nanómetros de diámetro, no se ven a simple vista, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración, los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora; a diferencia de las disoluciones presentan el Efecto Tyndall, es decir al pasar un haz de luz la dispersan. Los componentes de un sistema coloidal se pueden separar por diálisis (un tipo de filtración que utiliza membranas especiales). Las SUSPENSIONES son mezclas heterogéneas, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por filtración, son turbias y sus partículas se ven a simple vista. Son ejemplos de suspensiones, los antiácidos, el agua de horchata, los antibióticos en suspensión.. Objetivos Identificar algunas propiedades de los sistemas dispersos Clasificar diferentes muestras como disoluciones, coloides o suspensiones Evidenciar el efecto Tyndall

2 Material 5 vasos de precipitados, azufre en polvo, alcohol etílico 96%, leche, azúcar, arena, agitador, lámpara sorda o puntero láser, 250 ml de agua, 5 ml de etanol, 10 ml de trietanolamina, 5 g de carbopol Método 1.- Prepara 8 tubos de acuerdo a la siguiente tabla: Tubo 1 5 ml de etanol 70% Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 Tubo 6 Tubo 7 Tubo 8 5 ml de agua + 5 gotas de leche 5 ml de agua + 2 g de arena 5 ml de agua + clara de huevo 5 ml de miel 8 ml de enjuague bucal sin alcohol 8 ml de preparación de amoxicilina/ácido clavulánico 8 ml de jabón líquido incoloro 2.- Observa a simple vista los tubos y describe el aspecto de la mezcla; espera unos minutos y determina el grado de sedimentación. 3.- Con la ayuda de una lámpara sorda o puntero láser trata de identificar si las mezclas dispersan la luz (efecto Tyndall). 4.- Finalmente, pasa las mezclas por un papel filtro y observa si hay retención de alguna sustancia en el papel filtro. 5.- Prende un palito de incienso y colócalo dentro 2 minutos de un tubo de ensayo con la boca hacia abajo, saca el palito y realiza la prueba con el puntero láser pasando el rayo de abajo hacia arriba. Resultados

3 a) Registra tus resultados en la siguiente tabla Tubo Tubo Tubo Tubo Aspecto (transparente o turbia) Sedimentación (sedimentan o no) Partículas de la fase dispersa (no visibles, finas, grumos) Dispersión de la luz (Efecto Tyndall) Filtración con retención Tipo de sustancia Tubo 5 Tubo 6 Tubo 7 Tubo 8 Cuestionario 1.- Cuál es la importancia biológica del estudio de las disoluciones y de los coloides? 2.- El humo es un coloide? Fundamenta tu respuesta. Conclusiones

4 Fecha 9.- La concentración porcentual Marco teórico La concentración es un valor que nos representa la proporción en que se encuentran los componentes de una mezcla; se requieren por lo menos dos sustancias para poder hablar de concentración. Los datos de concentración pueden expresarse como masa de soluto/volumen de mezcla (g/ml), porcentaje m/v, porcentaje m/m, porcentaje m/v, en ppm, molaridad, molalidad, normalidad, entre muchas otras formas. En química es de suma importancia conocer el valor de la concentración en una determinada mezcla pues los resultados de muchos procesos y fenómenos varían cuando se emplean mezclas de diferentes concentraciones pues la concentración de una determinada mezcla modifica de manera importante las propiedades de la misma. Objetivos Que el alumno determine la concentración de diferentes disoluciones. Que el alumno analice como modifica la concentración algunas propiedades de las disoluciones. Que el alumno compruebe que un cuerpo de menor densidad flota en uno de mayor densidad Material 2 vasos de precipitados de 250 ml, 500 g de azúcar, colorantes vegetales, una cuchara, vidrio de reloj, probeta de vidrio de 100 ml, probeta de plástico de 100 ml, embudo de filtración con manguera látex, soporte universal con anillo, pipeta graduada de 7 ml, balanza granataria. Método 1. Etiquetar los vasos del 1 al 7 y preparar las disoluciones conforme a lo indicado en el cuadro. 2. Calcular el volumen final, la masa final y la densidad en g/cm 3

5 3. Añadir a cada vaso un colorante vegetal diferente para obtener 7 disoluciones de diferente color. 4. Colocar un tramo de tubería de látex en el vástago del embudo de filtración procurando que el extremo de la manguera toque el fondo de la probeta. 5. Agregar muy lentamente y por las paredes internas del embudo 7 ml de la disolución del vaso Repite la operación agregando cada vez 7 ml de las diferentes disoluciones en orden concluyendo con la del vaso 7, siempre agregando las disoluciones lentamente. 7. Cuando estén todas las disoluciones en la probeta, saca la manguera lentamente y con mucho cuidado. 8. Observa el sistema. Resultados a) Realiza los cálculos correspondientes y llena la siguiente tabla Vaso Color Agua (ml) Azúcar (g) Vol. final (ml) Masa final (g) Densidad (g/cm 3 ) Concentración (% m/v) b) Dibuja tu sistema final y explica lo que observas dando una explicación a tus resultados

6 Cuestionario 1.- Por qué razón las diferentes soluciones azucaradas no se mezclan? 2.- Qué es la concentración? 3.- Qué otras formas conoces de expresar la concentración de un componente en una mezcla? Conclusiones

7 Fecha 10.- La concentración: partes por millón (ppm) Marco teórico En química, la concentración de una mezcla hace referencia a la proporción que hay entre la cantidad de soluto la cantidad de solvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la disolución, y a mayor proporción más concentrada es ésta; esto es, se dice que una solución esta diluida, cuando tiene poco soluto con respecto al solvente; concentrada, cuando una cantidad considerable de soluto se ha disuelto y saturada cuando el solvente ya no tiene capacidad de disolver o se ha disuelto todo el soluto posible. Estas son formas comunes de relacionar al soluto y al solvente, pero obviamente son inexactas, por ello se crearon otras formas (exactas) de expresar la concentración, por ejemplo: porciento (%v/v, %m/v y %m/m),partes por millón (ppm), molaridad, normalidad, etc. Todas estas formas expresan la cantidad de soluto con respecto a la cantidad de solvente (la concentración) y son interconvertibles es decir se puede expresar su concentración en % y convertir a su concentración en ppm equivalente. Para expresar concentraciones muy pequeñas, trazas de una sustancia muy diluida en otra, es común emplear el término partes por millón o ppm. Partes por millón significa que hay una millonésima parte del soluto con respecto a la solución (1 mg de soluto en 1 Kg de disolución, o 1 mg de soluto en 1 L de disolución, o una molécula de soluto en de moléculas totales de disolución); el uso de esta expresión es de uso frecuente en la medición de la composición de la atmósfera Es importante conocer con exactitud la concentración de una solución, porque la mayoría de las operaciones químicas son cuantitativas (se requiere conocer cuánto) e igualmente importante es entender cómo se realizan los cálculos y como se preparan en el laboratorio. Objetivos Que el alumno comprenda el concepto de concentración expresada en ppm mediante la realización de diluciones decimales.

8 Material Azúl de metileno, pipeta de 5 ml, 7 tubos de ensaye, agua. Método 1. Numera los tubos de ensaye del #1 al #7. 2. Al primer vaso agrega 10 ml de tu solución concentrada de azúl de metileno. 3. A los tubos del #2 al #7 agregar 8 ml de agua 4. Tomar 2 ml del tubo #1 y agregarlo al tubo #2; mezclar perfectamente. 5. Del tubo #2 se toma 2 ml y se coloca en el tubo #3, mezclar perfectamente. 6. Del tubo #3 se toma 2 ml y se coloca en el tubo #4, mezclar perfectamente. 7. Del tubo #4 se toma 2 ml y se coloca en el tubo #5, mezclar perfectamente. 8. Del tubo #5 se toma 2 ml y se coloca en el tubo #6, mezclar perfectamente. 9. Del tubo #6 se toma 2 ml y se coloca en el tubo #7, mezclar perfectamente. 10. Una vez preparadas tus diluciones dibuja lo que observas en cada tubo. Resultados a)registra tus cálculos en la siguiente tabla Tubo Dilución 1 ppm b) Realiza un esquema de tus diluciones decimales

9 Cuestionario Lee el siguiente texto y responde las preguntas. IMECA (Índice Metropolitano de la Calidad del Aire) El índice metropolitano de calidad del aire (IMECA) fue creado con la finalidad de que la población en general comprenda los niveles de contaminación existentes en el aire. Esto a través de la implementación de una escala igual para todos los contaminantes según su capacidad de ocasionar molestias al ser humano. Descriptores del índice metropolitano de la calidad del aire: Descriptores del índice metropolitano de la calidad del aire IMECA Calidad del Aire Efectos en la Salud Satisfactorio Situación favorable para la realización de todo tipo de actividades No Satisfactorio Aumento de molestias menores en la población sensible Mala Aumento de molestias e intolerancias relativas al ejercicio en la población con padecimientos respiratorios y cardiovasculares; aparición de ligeras molestias en la población en general Muy Mala Aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio en la población en general Se tienen niveles establecidos de concentración y tiempos de exposición de los contaminantes donde el ciudadano promedio puede desenvolverse sin que se afecte de forma significativa su salud. Estos niveles son establecidos por las Normas Oficiales Mexicanas para la Calidad del Aire. Los niveles de la norma ambiental para cada contaminante son diferentes, ya que la vulnerabilidad del ser humano es diferente ante cada tipo de contaminante. El IMECA toma el valor de concentración y el tiempo de exposición que establece la norma ambiental para cada contaminante y lo asigna a los 100 puntos IMECA. De esta manera para cualquier contaminante se tiene la misma escala de ponderación en la unidad adimensional del IMECA. Concentraciones que equivalen a los 100 puntos IMECAS Contaminante Norma Concentración Tiempo de exposición (horas) Monóxido de Carbono CO NOM-021-SSAI ppm 8 Bióxido de Azufre SO 2 NOM-022-SSAI ppm 24 Ozono O 3 NOM-020-SSAI ppm 1 Bióxido de Nitrógeno NO 2 NOM-023-SSAI ppm Qué significa IMECA y cuál es su utilidad y aplicación

10 2.- Qué concentración de monóxido de carbono CO se tendrá cuando el sistema de monitoreo nos reporte 300 pts IMECA? 3.- A partir de qué concentración de dióxido de azufre SO 2 se considera que hay una situación de peligro para la salud? 4.- Si las mediciones atmosféricas nos registraran 1.6 ppm de dióxido de nitrógeno NO 2, cuántos puntos IMECA reportaría el sistema de monitoreo ambiental? 5.- A qué concentración de ozono O 3 equivalen 100 pts IMECA? Conclusiones