PRACTICA N 2 SEPARACION DE MEZCLAS

Transcripción

1 PRACTICA N 2 SEPARACION DE MEZCLAS I. OBJETIVO GENERAL Adquirir las destrezas necesaria en métodos de separación de mezclas. Específicamente los métodos de filtración, evaporación y sublimación. II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar la práctica el estudiante será capaz: 1. Enumerar diferentes métodos de separación de mezclas. 2. Describir los métodos de filtración, evaporación y sublimación. 3. Aplicar cualquiera de los métodos descritos anteriormente para separar mezclas. 4. Distinguir e identificar la propiedad y el método utilizado para separar cada componente. 5. Calcular el rendimiento porcentual de cada uno de los componentes separados de la mezcla. MARCO TEORICO Es conveniente tener claras algunas definiciones simples pero apropiadas que sirvan de ayuda para lograr los objetivos planteados inicialmente. La química es definida por muchos autores como la ciencia que estudia la composición de la materia y los cambios que experimenta. La materia es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio, por lo que cada cosa del universo tiene una relación Química. La materia puede existir en tres estados físicos diferentes: sólido, líquido y gaseoso. Dependiendo de las características especificas del tipo de material, estos estados se pueden intercambiar entre ellos, por aumento o descenso de temperatura (Figura 12), sin que cambie la composición química de la sustancia. Por aumento de temperatura Fusión Sublimación Evaporación SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO Solidificación Licuefacción Deposición Por descenso de temperatura Fig.12 Cambio físico en los estados de la materia 35

2 Como se puede observar en el esquema de la Figura 13, una clasificación de la materia comprende las mezclas y sustanciosas puras. La separación de mezclas es un problema que se confronta constantemente en el laboratorio, para su resolución se ha desarrollado una amplia variedad de operaciones o métodos, que permite el aislamiento y purificación de los distintos componentes. MATERIA MEZCLAS Separación por métodos físicos SUSTANCIAS PURAS HOMOGÉNEAS HETEROGÉNEAS COMPUESTOS Separación por métodos químicos ELEMENTOS FIG. 13 Clasificación de la materia. Una mezcla (homogénea o heterogénea) es un material que puede estar constituido por dos o más componentes, donde cada uno conserva sus propiedades características que lo distinguen y se pueden separar por medios físicos sin cambiar la identidad de dichos componentes. Las propiedades de la materia pueden ser físicas y químicas; las primeras son cualidades que incluyen el color, olor, sabor, la solubilidad, la densidad, la dureza, el punto de ebullición, el punto de fusión, etc. Las propiedades químicas son observadas sólo cuando la materia sufre un cambio en su composición. 36

3 Pocas veces se encuentran sustancias puras en la naturaleza, sin embargo, se han ideado muchos métodos y técnicas de purificación, para separar las sustancias de las mezclas de origen. Los métodos de separación se basan principalmente en diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de la mezcla. Entre los métodos más utilizados que usted conocerá a lo largo de su carrera se encuentra: Filtración: Consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras, material poroso o relleno sólido. Destilación: El método consiste en separar los componentes (líquidos) de la mezcla basándose en las diferencias de los puntos de ebullición de dichos componentes. Evaporación: consiste en separar los componentes más volátiles. El aplicar calor o una corriente de aire seco acelera el proceso. Cristalización: Método de separación de sólidos en el que una muestra se disuelve en un disolvente caliente, se filtra y se enfría para inducir la cristalización del sólido purificado. Sublimación: Una sustancia sólida pasa directamente a gaseosa, sin ninguna etapa intermedia en estado líquido. En la Tierra, a presión atmosférica normal, ocurre con ciertos compuestos tales como el hielo seco (anhídrido carbónico congelado) o el alcanfor. Decantación: Consiste en separar componentes que contienen diferentes fases (por ejemplo arena y agua) siempre y cuando exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases. Extracción: técnica empleada para separar un producto orgánico de una mezcla o para aislarlo de sus fuentes naturales. Consiste en agitar la muestra de interés en un disolvente inmiscible con el agua y dejar separar ambas capas, los distintos solutos se distribuyen entre las fases acuosa y orgánica de acuerdo con sus solubilidades. PARTE EXPERIMENTAL (Figura 14) Usted va a separar tres componentes (carbón, alcanfor y NaCl) de una mezcla, utilizando métodos de filtración, evaporación y sublimación, deberá distinguir e identificar las propiedades y métodos utilizados, para cada componente con ayuda de la tabla de propiedades (Tabla 13) y luego calcular el rendimiento porcentual. 1.- Pese en un vidrio de reloj 4 g de la mezcla. 2.- Tape con un papel de filtro (1) y otro vidrio de reloj invertido (previamente pesados). 3.- Coloque la mezcla en el vidrio sobre una plancha de calentamiento con una rejilla, a temperatura muy baja (60 C) por 30 minutos. Encima del vidrio de reloj coloque una bolsa con hielo. 4.- Retire de la plancha y deje enfriar. 5.- Levante cuidadosamente el vidrio con el papel, inviértalo y luego pese. 37

4 7.- Tome la mezcla restante del vidrio y agréguela en un beaker de 50 ml, adicione 20 ml de agua y agite con una varilla de vidrio. Caliente sobre la plancha hasta hervir y filtre en un papel previamente pesado (2). 8.- Recoja el filtrado en un vaso de 50 ml previamente pesado. Evaporar cuidadosamente el agua en el beaker hasta sequedad. Enfriar y pesar. 9.- Seque en una estufa a 100 C, los residuos en el papel de filtro (2). Enfríe y pese. 1 er Componente 2 do Componente 3 er Componente Fig. 14 Dibujo esquemático del procedimiento experimental. 38

5 TABLA 13. PROPIEDADES FÍSICAS Sustancia Solubilidad Pto fusión Apariencia Física. Carbón Insoluble en agua y alcohol ---- Gránulos o polvo negro Cloruro de Sodio 1g disuelve en 2,8 ml de agua fría y en 2,6 ml de agua caliente. 804 C Cristales blancos higroscópico Alcanfor 1g disuelve en 800 ml de agua, 1ml alcohol 179,5 C sublima a temperatura y presión ambiental. Cristales blancos de olor penetrante DATOS EXPERIMENTALES Masa de la mezcla Masa de vidrio de reloj (2) Masa del papel de filtro (1) Masa del papel de filtro (2) Masa del beaker Masa de vidrio de reloj (2) + papel de filtro (1) + componente 1 Masa del papel de filtro (2) + componente 2 Masa del beaker + componente 3 RESULTADOS Componente Masa (g) Propiedad Método mezcla % del componente en la mezcla sustancia % rendimiento = Peso total recuperado * 100 (3) Peso original de la mezcla 39

6 CUESTIONARIO 1. Qué son estados de la materia y en qué se distinguen unos de otros? 2. Se mezclan pequeñas limaduras de hierro con arena Se trata de una mezcla homogénea o heterogénea? Sugiera una forma de separarlos. 3. En cada caso, describa la propiedad subrayada como física o química. a) El color normal del elemento bromo es rojo anaranjado b) El sodio metálico se transforma en hidróxido de sodio en presencia de agua. c) La dinamita puede hacer explosión. d) El aluminio metálico, funde a 387 C 4. En cada caso, describa el cambio como químico o físico. Explique su decisión. e) Una taza de blanqueador casero cambia el color de su camiseta de púrpura a rosado. f) Los combustibles del trasbordador espacial (hidrógeno y oxígeno) se combinan para dar agua y proporcionar la energía que impulsa el trasbordador hacia el espacio. g) Un cubo de hielo se derrite en un vaso de limonada. BIBLIOGRAFIA 1. CHANG, R y COLLEGE, W. Química. Séptima edición. McGraw-Hill, México, DAUB, W y SEESE, W. Química. Séptima edición. Prentice Hall, México, BRICEÑO, C y CÁCERES, L. Química. Primera edición. Editorial Educativa, Bogotá- Colombia, PRETRUCCI, HARWOOD, y HERRING, G. Química General. Octava edición. Prentice Hall, Madrid, MOORE, KOTZ, STANITSKI, JOESTEN y WOOD. El Mundo de la Química. Segunda edición, Addison Wesley Longman, México,