IPCHILE

GUA DE LABORATORIO N 5

MTODOS DE SEPARACIN Y CLCULO DE DENSIDAD

Qumica General

QG01

Pablo A. Sanhueza Quezada

Integrantes Rol en el Equipo

1. Observador/a

2. Observador/a

3. Manipulador/a

4. Manipulador/a

5. Orden y Limpieza

6. Orden y Limpieza

Carrera

Seccin

Nota

IPCHILE

LABORATORIO N 5

MTODOS DE SEPARACIN Y CLCULO DE DENSIDAD

I. INTRODUCCIN

La materia puede encontrarse como sustancias puras o formando parte de una mezcla,

siendo esta ltima forma, la ms frecuente. Las mezclas pueden existir en los tres estados de la

materia (slido (s), lquido (l) o gaseoso (g) ) y adems en fases. Si una muestra de materia tiene

una composicin definida y propiedades uniformes, entonces que est en una fase fsica y se

clasifica como mezcla homognea, de lo contrario corresponde a una mezcla heterognea.

Una clasificacin general de los mtodos y tcnicas de separacin podra ser:

- Sedimentacin: Decantacin - Centrifugacin

Para mezclas heterogneas: - Filtracin : Corriente - Vaco

- Sublimacin

- Precipitacin

- Sublimacin

Para sistemas homogneos - Destilacin : Simple Fraccionada Al vaco

- Extraccin : Simple Continua

- Cromatografa - Cristalizacin

Los mtodos de separacin son principalmente del tipo fsicos en los cuales la mano del

hombre ni interviene para que estos se produzcan, un caso comn es el de sedimentacin,

ejemplo de ello es depositar una piedra en un lquido donde el slido rpidamente se sumergira

por el efecto de la gravedad.

1. Mtodos mecnicos: Otro mtodo de separacin es la decantacin, se aplica para separar

una mezcla e lquidos o un slido insoluble de un lquido, en el caso de un slido se deja

depositado por sedimentacin en el fondo del recipiente y luego el lquido es retirado

lentamente hacia otro recipiente quedando el slido depositado en el fondo del recipiente,

ahora bien cuando los lquidos no miscibles estos lquidos al mezclarse tienen la propiedad de ir

IPCHILE

separndose en el recipiente, al comienzo quedan como un sistema homogneo pero luego al

separarse se puede sacar el lquido que quede en la parte superior, quedando el otro en el

recipiente de origen.

2. Mtodo de filtracin: Es aplicable para separar un slido insoluble de un lquido se emplea

una malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en ella el

slido y en otro recipiente se depositar el lquido, de ese modo quedan separados los dos

componentes, tal como se muestran en las Figuras 1 y 2.

Figura 2: Resultado de la filtracin realizada

Figura 1: Montaje de mtodo de filtracin

Para no confundirnos de mtodos, las aplicaciones a travs de materiales porosos como el papel

filtro, algodn o arena se separan el slido que se encuentra suspendido en un lquido.

De esta manera estos materiales son quienes permiten que solamente pase el lquido,

reteniendo el slido.

3. Evaporacin: Aqu un slido soluble y un lquido por medio de temperatura de ebullicin la

cual evaporar completamente y luego por condensacin se recuperar el lquido mientras que

el slido quedar a modo de cristales pegado en las paredes del recipiente de donde podra ser

recuperado. El punto de ebullicin del lquido es la temperatura de evaporacin donde la

entropa aumenta la posibilidad de evaporacin.

4. Sublimacin: Es para separar una mezcla de dos slidos con una condicin uno de ellos

podra sublimarse, a esta mezcla se aplica una cantidad determinada de calor produciendo los

gases correspondientes a los elementos, estos vuelven a recuperarse en forma de slidos al

chocar sobre una superficie fra como una porcelana que contenga agua fra, de este modo los

gases al condensarse se depositan en la base de la pieza de porcelana en forma de cristales.

IPCHILE

5. Destilacin: Esta separacin de mezcla se aplica para separar una mezcla de ms de dos o

ms lquidos miscibles, los lquidos como condicin deben de tener por lo menos 5 de

diferencia de punto de ebullicin.

De esta forma se ir calentando hasta llegar al punto de ebullicin del primer liquido, se

mantendr esta temperatura colocando o sacando el mechero para mantener la temperatura

de ebullicin, a modo de calor regulado de vaporizacin, cuando ya no se observa vapores se

aumenta la temperatura al punto de ebullicin del segundo liquido, podra ser repetitiva la

operacin segn el nmero de lquidos que contenga la mezcla.

Los vapores que se producen pasan por un condensador o refrigerante de tal manera que los

vapores se irn recuperando en recipientes, tal como se muestra en la Figura 3.

Figura 3: Montaje del proceso de destilacin, tcnica que se utilizada para purificar un lquido o bien separar los lquidos de una mezcla lquida. Se trabaja en dos etapas: estas son la transformacin del

lquido en vapor y condensacin del vapor.

6. Decantacin: La decantacin es un proceso fsico de separacin de mezclas, especial para

separar mezclas heterogneas, estas pueden ser exclusivamente lquido lquido slido

lquido. Esta tcnica se basa en la diferencia de densidades entre los dos componentes, que

hace que dejndolos en reposo se separen quedando el ms denso arriba y el ms fluido abajo.

Para realizar esta tcnica se utiliza como instrumento principal un embudo de decantacin, que

es de cristal y est provisto de una llave en la parte inferior (Figura 4).

IPCHILE

Figura 4: Como se realiza su extraccin en esta tcnica de separacin, se basa en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en dos solventes distintos y no solubles entre s. Es una tcnica muy til para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reaccin. La tcnica de extraccin simple es la ms comn y utiliza un embudo especial llamado embudo de decantacin.

7. Tamizacin: En la Figura 5 de abajo podemos apreciar claramente el mtodo de separacin

por tamizacin. El tamizado es un mtodo de separacin de los ms sencillos, consiste en hacer

pasar una mezcla de cualquier tipo de slidos, de distinto tamao, a travs de l tamiz. Los

granos ms pequeos atraviesan el tamiz y los ms grandes son retenidos, de esta forma podrs

separa dos o ms slidos, dependiendo tanto de dichos slidos como el tamizador que

utilizamos.

Figura 5: Mtodo de separacin de tamizacin. Se logra separar estas mezclas en muestras cada vez ms finas.

8. Cromatografa: Es la separacin de aquellos componentes de una mezcla que es homognea

(Figura 6). Tcnica que se usa para permitir separar aquellos componentes de una mezcla, para

ello se hace pasar a travs de un absorbente (que se adhiere a una superficie). Se conoce y

IPCHILE

utiliza como metodologa ms simple es la que usa papel como medio absorbente, el papel es el

filtro en esta 9. Cromatografa, y el solvente el liquido alcohol o agua. Estos componentes se

separan cuando estos componentes manifiestan sus diferentes afinidades por el filtro de papel

o bien el disolvente que acciona. Podemos ver que la tinta de plumn parece como totalmente

homognea, sin embargo al estar formada por distintos componentes se pueden separar con

facilidad, para ello solo requerimos dejar correr en un medio que sea absorbente por accin de

un disolvente. Nombremos algunos ejemplos que se pueden usar para este mtodo, los

productos que se usan como medio de absorcin pueden ser, arena, papel, tiza, filtro, etc.

Lo ms utilizado es el papel de filtro, siempre en los laboratorios de estudio, se hace una

demostracin con el papel de filtro y tinta de plumn de agua, la razn es que para poder

separar estos componentes de la mezcla, se nos torna sencillo ya que utilizamos como

disolvente el agua.

Para lograr un buen resultado se debe tener en cuenta, que para lograr la separacin el

disolvente no puede ni debe estar en contacto con la mezcla, este debe llegar a ella por medio

de la absorcin.

Figura 6: Mtodo de separacin mediante cromatografa. Se observan cmo se separan las tinciones de clorofila, caroteno y xantofila.

IPCHILE

10. Centrifugacin: Se habla de centrifugacin cuando tenemos partculas de distinto tamao

en un medio acuoso, stas sedimentan hacia el fondo a una velocidad que depende de su peso.

Este efecto podra utilizarse para separar componentes de distinto peso, si no fuera porque las

velocidades de sedimentacin son pequesimas, por lo que el sistema no es til. As, pues lo

que se hace es aumentar dichas velocidades de sedimentacin haciendo girar muy rpidamente

la mezcla. En este caso, la fuerza centrifuga hace el papel de la gravedad (peso) y puede ser

mucho mayor que ste haciendo girar muy rpido la mezcla: este es el principio de la

centrifugacion y de la ultracentrifugacin (Figura 7).

Figura 7: Se coloca la mezcla en un aparato que la haga girar a velocidad angular constante muy elevada. Una vez est girando, la mezcla experimenta una aceleracin centripeda que puede llegar a ser, en ultracentrifugadoras de laboratorio, unas 5.000.000 veces la aceleracin de la gravedad. Esta fuerza empuja a sedimentar, a distinta velocidad, a las partculas de distinta masa de la mezcla, crendose distintos estratos con las partculas de cada clase. Este mtodo es muy utilizado en biologa y medicina.

IPCHILE

II. OBJETIVO GENERAL

Al trmino de este prctico el alumno ser capaz de realizar distintos mtodos de separacin y

posterior clculo de la densidad de algunas sustancias qumicas.

OBJETIVOS ESPECFICOS

1. Observar distintos mtodos de separacin que se pondrn en prctica en el laboratorio.

2. Distinguir que mtodo de separacin es el ms apropiado para cada situacin,

dependiendo si es una mezcla homognea o heterognea.

3. Calcular la densidad de ciertas sustancias con ayuda de la instrumentacin del

laboratorio.

Recuerde que el uso de los materiales de los complementos de manipulacin de

reactivos es importante para trabajar en laboratorio (delantal, antiparras, guantes,

mascarilla), selos en forma asertiva y responsable.

III. METODOLOGA DE EXPERIMENTACIN Y OBSERVACIN

3.1 Materiales:

Delantal

Guantes

Antiparras

Piceta con agua destilada

Pipeta graduada de 10mL

Esptula

2 Vaso de Precipitado de

100mL

Balanza digital

1 Mechero, tripi, rejilla de alambre

Termmetro de 150 C

Bagueta

Papel filtro

NaCl

Arena

Propipeta

Embudo

Agitador magntico

Recuerde que antes de ocupar sus instrumentos de laboratorio los debe lavar

adecuadamente con agua de la llave y posteriormente con agua destilada.

IPCHILE

3.2 Procedimiento:

Parte I: Preparacin de papel filtro para separacin de mezcla homognea

Prepare un papel filtro y realice el montaje segn la figura que aparece a continuacin:

Parte II: Preparacin de solucin de NaCl, H2O y Arena

a) Prepare una disolucin de 5g de NaCl y 5g de Arena en 20mL de H2O destilada. Filtre la

disolucin segn el mtodo indicado, dibuje y describa sus observaciones en tres (3)

pasos. (15 ptos.)

1) 2) 3)

IPCHILE

b) Ponga a hervir la mezcla filtrada en el vaso de precipitado de 100mL midiendo la

temperatura cada 2 minutos (el termmetro debe tocar el lquido no el fondo del vaso

de precipitado) y anote los resultados obtenidos. (15 ptos.)

Tiempo (minutos) Temperatura en C

0

2

4

6

8

10

c) Haga un grfico de lnea con los datos cuantitativos obtenidos. (15 ptos.)

d) Qu sustancia queda depositada en el papel filtro? Qu sustancia hierve? y Qu

sustancia queda depositada en el vaso de precipitado? Argumente. (10 ptos.)

IPCHILE

e) Qu evidencia tiene para asegurar que ha ocurrido un cambio fsico o cambio qumico?

Argumente (10 ptos.)

Parte II: Cuantificacin de densidad del H2O

Mida 10mL de H2O con una pipeta graduada y posteriormente mase la misma cantidad en la

balanza digital. Posteriormente calcule la densidad de la sustancia con la siguiente frmula.

Densidad = _ Masa (g)___

Volumen (mL)

a) Cul es la densidad del agua? (5 ptos.)

Parte III: Cuantificacin de densidad de H2O2

Mida 10mL de H2O2 con una pipeta graduada y posteriormente mase la misma cantidad en la

balanza digital. Posteriormente calcule la densidad de la sustancia con la siguiente frmula.

Densidad = _ Masa (g)___

Volumen (mL)

a) Cul es la densidad del agua oxigenada? (5 ptos.)

IPCHILE

Parte VI. PREGUNTAS ADICIONALES

1. Cul es la razn de que el H2O tiene distinta densidad que el H2O2? Argumente su

respuesta basado en las masas moleculares de cada compuesto (g/mol). (15 ptos.)

IV. EVALUACIN 4.1 TABLA DE EVALUACIN (50%)

Criterio 1 2 3 4 5

1. Todo el equipo usa delantal

2. Todo el equipo usa EPP requeridos

3. Todo el equipo participa en forma sincronizada

4. Limpian los utensilios segn el protocolo del agua destilada

5. Trabajan en forma ordenada segn los roles asignados

6. Desarrollan las actividades en forma ordenada y metdica

7. Dejan los instrumentos y utensilios ordenados y limpios

8. El equipo deja su mesn de trabajo limpio y ordenado al momento de finalizar la actividad

9. Entregan la gua de trabajo limpia, sin borrones

10. Entregan la gua con las respuestas bien redactadas

11. Los dibujos se ven bien desarrollados y coherentes

PUNTAJE OBTENIDO

PUNTAJE TOTAL 55

NOTA

1. No logrado 2. Falta por mejorar 3. Medianamente logrado 4. Logrado con

observaciones 5. Logrado en forma extraordinaria

IPCHILE

4.2 NOTA POR RESPUESTAS (50%)

PUNTAJE TOTAL 90

EXIGENCIA 60%

PUNTAJE OBTENIDO

NOTA

NOTA FINAL (4.1 & 4.2)

V. BIBLIOGRAFA 1. Rosenberg, J. L. Qumica General. 2 Ed. McGraw-Hill Book Co., Mxico D. F., 1990. 2. Chang, R. Qumica. 10 Ed. Editorial. Mc Graw-Hill. Mxico D. F., 2003 3. Petrucci, R. H.; Harwood, W. S. Qumica General: Principios y aplicaciones modernas. 8

Ed. Editorial Prentice-Hall. Mxico D. F., 2003. 4. Taylor, Giles A. Qumica Orgnica para estudiantes de medicina y biologa. 2 Ed.

Editorial Alambra, Madrid, 1980. 5. Klein, Cornelius, S. Manual de Mineraloga Vol. 1 & Vol. 2. Basado en la Obra de J. D.

Dana. 4 Ed. Editorial Reverte. Mxico 1997. 6. Silverberg, Martin S. Qumica General. 2 Edicin McGraw Hill, EE.UU.