Actividad de Química:Quítate Tú Pa’ Ponerme
Yo
Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa)
Junio 1, 2007
Dr. Noel Motta y Dra. Rosa V. Flores, UPR-Río Piedras
Quítate tú pa’ ponerme yo
Clasificar una mezcla como homogénea o heterogénea y describir las características de cada uno de esos tipos de mezclas.
Aplicar el concepto densidad para predecir cómo se distribuyen dos o más líquidos inmiscibles al mezclarlos.
Demostrar que al añadir un soluto a una mezcla de disolventes inmiscibles, hay una partición de ese soluto entre los disolventes.
Objetivos
Quítate tú pa’ ponerme yo
Representar la formación de una mezcla homogénea o mezcla heterogénea mediante una representación a escala molecular.
Describir, mediante una representación a escala molecular, el efecto que tiene una sal que se disuelve en agua en la capacidad de ésta para disolver otros solutos.
Definir operacionalmente el proceso de “salting-out”.
Objetivos
Quítate tú pa’ ponerme yo
Estándares Atendidos
La naturaleza de la ciencia
Las explicaciones científicas deben cumplir con los
siguientes criterios: ser consistentes con la prueba
experimental y tener una estructura lógica.
Los sistemas y los modelos
La utilidad de un modelo puede probarse por medio
de una comparación entre las predicciones hechas
a base de este y las observaciones
Quítate tú pa’ ponerme yo
Estándares Atendidos La estructura y los niveles de
organización de la materia
Las propiedades características de las sustancias pueden ser utilizadas para separarlas e identificarlas cuando están presentes en una mezcla.
Las propiedades macroscópicas de las sustancias dependen de las combinaciones y de las estructuras específicas de los átomos que las componen.
Quítate tú pa’ ponerme yo
Estándares Atendidos
Las interacciones
Las sustancias, al juntarse, pueden formar
mezclas o reaccionar químicamente.
La conservación y el cambio
Cuando se perturba un sistema, algunas
propiedades cambian y otras se conservan.
Excelente solvente debido a su polaridad y a suhabilidad de hacer Puentes de Hidrógeno.
Capacidad Calórica y Hevaporación Altos.
Tension Superficial y Capilaridad Altas.
Densidad de Agua Sólida Menor que Densidad de Agua Líquida.
Propiedades Únicas del Agua
Agua – Disolvente Universal
+− +−
Molécula Polar
Puentes de Hidrógeno en Agua
Figura 12.21 Silberberg “The Molecular
Nature of Matter and Change” 4ta Ed.
El Agua tiene dos enlaces O-H y dos pares de
electrones solitarios.
El Agua puede formar hasta cuatro Puentes de
Hidrógeno con cuatro moléculas de Agua
arregladas de manera tetrahedral.
+ –
Partículas muy cercanas Partículas menos cercanas Partículas más lejanasy muy organizadas. y más desorganizadas. y muy desorganizadas.
Fase:
Parte físicamente distinta y
homogénea de la
materia.
Cada Estado
Físico (s, ℓ, g) es un tipo de Fase
Fases Condensadas
Estados de la Materia
Fase acuosa (ac):
la que contiene
agua.
Elemento:
Elemento:
Compuesto:
Mezcla:
Representación de la Materia a Escala Molecular
Átomos de una sola
clase.
Átomos de una sola
clase unidos mediante
enlace químico.
Átomos de dos o más
clases unidos mediante
enlace químico.
Dos o más elementos o compuestos
unidos físicamente.
Clasificación de la Materia
SolucionesColoides
Suspensiones
Fuerzas Intermoleculares:Existen entreentre partículas.
Pueden ocurrir entre moléculas, átomos o iones.Afectan las propiedades ffíísicassicas de una sustancia.
Fuerzas Intramoleculares:
Existen dentrodentro de las partículas.Producen distintos tipos de enlaces (iónico, covalente, metálico).
Afectan las propiedades ququíímicasmicas de una sustancia.
Fuerzas Que Pueden Existir en la Materia
Figura 13.1
Silberberg 4ta Ed.
Fuerzas Intermoleculares Predominantes en Soluciones
Soluto:
Componente de la
solución que se disuelve
en el Disolvente.
Usualmente se encuentra
en menor cantidad.
Disolvente:
Componente de la
solución que disuelve
al Soluto.
Usualmente se encuentra
en mayor cantidad.
Figura 3.13
Componentes de una Solución
Figura 4.2 Silberberg 4ta Edición
Solubilidad – es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una cantidad fija de disolvente a cierta temperatura. Anión
acuoso (ac)
Catión acuoso (ac)
Ion (ac):ion
rodeadode
moléculas de agua.
Solubilidad de Solutos
Figura 13.3 Silberberg 4ta Ed.
Agua
Metanol
(un tipo de
Alcohol) Líquidos Miscibles:Alcohol y Agua
Sustancias que pueden disolver a la otra en cualquier
proporción.
El Alcohol y el Agua son miscibles
porque tienen afinidad el uno
por el otro.
CH3OH
Sustancias Miscibles
Agua
Líquidos Inmiscibles:Hexano y Agua
Líquidos que NO pueden disolver al otro porque no
existe afinidad entre sí. Se forman dos fases.
El Hexano y el Agua son
inmiscibles porque no tienen afinidad el uno
por el otro.
C6H14
Líquidos Inmiscibles
Hexano
(un tipo de
Alcano)
Usualmente, el de menor Densidad está arriba.
Substance Physical State Density (g/cm3, g/mL)
Tabla 1.5 Silberberg 4ta Ed.
Hydrogen Gas 0.0000899
Oxygen Gas 0.00133
Grain alcohol Liquid 0.789
Water Liquid 0.998
Table salt Solid 2.16
Aluminum Solid 2.70
Lead Solid 11.3
Gold Solid 19.3*At room temperature(200C) and normal atmospheric pressure(1atm).
Densidad = Masa / Volumen
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea Página 1 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =
C5H12, C6H14, C7H16
A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina:
5 mL Agua Botella #1
5 mL Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo
Yodo en Agua
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Es soluble el Yodo en Agua?
__________
5 mL Bencina Botella #2
5 mL Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo
Yodo en Bencina
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Es soluble el Yodo en Bencina? __________
Agitar
Agitar
Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo
Bencina y 5 gotas Tinción de Yodo
Parte I: Demostración Interactiva 1
A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea Página 1 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =
C5H12, C6H14, C7H16
A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina:
5 mL Agua Botella #1
5 mL Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo
Yodo en Agua
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Es soluble el Yodo en Agua?
__________
5 mL Bencina Botella #2
5 mL Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo
Yodo en Bencina
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Es soluble el Yodo en Bencina? __________
Agitar
Agitar
1
Sí
1
Sí
Bencina y 5 gotas Tinción de Yodo
Bencina y Tinción de Yodo – ¿Mezcla Homogénea?
Bencina y Tinción de Yodo – Mezcla Heterogénea
Tinción de Yodo es Solución Acuosa.
B. Bencina y Agua:
_________
5 mL Bencina Bencina y Agua
Representación a Escala Molecular
5 mL Agua
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
¿Son miscibles la Bencina y el Agua?
__________
_________
Agitar
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea Página 1 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =
C5H12, C6H14, C7H16
2
No
Bencina
Agua
Densidad Bencina = 0.6 – 0.7 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL
Tinción de Yodo en Bencina y Agua
Parte I: Demostración Interactiva 1
C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua.
Fase de Bencina
Fase Acuosa
Bencina y Agua
no tienen
afinidad el uno
por el otro, así
que se separan
en dos fases.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea (continuación) Página 2 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =
C5H12, C6H14, C7H16
C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua:
10 gotas de Tinción de Yodo en Bencina y Agua
_________
Bencina y Agua Yodo en Bencina y Agua
Representación a Escala Molecular
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
¿En que disolvente tiene I2 mayor afinidad?
__________
_________
Agitar
2
Bencina
Yodo y Bencin
a
Yodo y Agua
Yodo en
Agua
Yodo en
Bencina
Yodo en
Bencina
y
Agua
10 gotas de Tinción de Yodo en Bencina y Agua
Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo
Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo
Menor cantidad de
Yodo en Fase
Acuosa.
Mayor cantidad de
Yodo en Fase de Bencina.
Yodo se distribuye de manera diferente en Bencina y en
Agua.Yodo exhibe diferencias en cuanto a partición en cada
disolvente.
Partición de un Soluto (Yodo) en Dos Disolventes (Bencina y
Agua)
Partición – lo que ocurre cuando un soluto se distribuye de una manera característica entre dos líquidos inmiscibles según su afinidad con cada disolvente.
Hay más yodo en la fase de Bencina que en la fase acuosa porque yodo tiene mayor afinidad por Bencina.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea (continuación) Página 2 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =
C5H12, C6H14, C7H16
Tinción de Yodo en Aceite Mineral y Agua: (opcional)
10 gotas de Tinción de Yodo en Aceite y Agua
_________
Aceite Mineral y Agua
Yodo en Aceite y Agua
Representación a Escala Molecular
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
¿En que disolvente tiene I2 mayor afinidad?
__________
_________
Agitar
2
Yodo en
Agua
Yodo en
Aceite
Yodo en
Aceite
y
Agua
Aceite
Yodo y Aceite
Yodo y Agua
Conclusiones de la Parte I
Parte I: Demostración Interactiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea
A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina
La Tinción de Yodo se disuelve en Bencina y en Agua, así que Yodo tiene afinidad por ambos disolventes.
B. Bencina y Agua
La Bencina y el Agua no son miscibles, no se mezclan, así que no tienen mucha afinidad el uno por el otro.
Como Bencina tiene densidad menor que la de Agua, Bencina flota sobre la fase acuosa.
C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua
El Yodo en la Tinción de Yodo tiene mayor afinidad por Benzina que por Agua.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I : Demostración I nteractiva 2 – Solubilidad de la Sal de Mesa Página 3 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Sal de Mesa = NaCl = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =
C5H12, C6H14, C7H16
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
A. Sal de Mesa en Agua:
5 mL Agua Botella #1
5 mL Agua y 0.5 g de Sal de Mesa
Agua y Sal
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Se disuelve la Sal de Mesa en el Agua?
__________
Agitar
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
1
Sí
- -
-
+
+
-
+
+
+
-
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I : Demostración I nteractiva 2 – Solubilidad de la Sal de Mesa Página 3 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Sal de Mesa = NaCl = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =
C5H12, C6H14, C7H16
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
B. Sal de Mesa en Bencina:
5 mL Bencina Botella #2
5 mL Bencina y 0.5 g de Sal de Mesa
Bencina y Sal
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Se disuelve la Sal de Mesa en Benzina?
__________
Agitar
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
2
No
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I : Demostración I nteractiva 2 – Solubilidad de la Sal de Mesa Página 3 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Sal de Mesa = NaCl = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =
C5H12, C6H14, C7H16
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
C. Sal de Mesa en Alcohol I sopropílico:
5 mL Alcohol Isopropílico 70%
Botella #3
5 mL Alcohol y 0.5 g de Sal de Mesa
Alcohol y Sal
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Se disuelve la Sal de Mesa en el Alcohol?
__________
Agitar
+
- + - - + -
- +
+ - + + - +
+
-
-
+
2
Sí, pero parcialmente.
- + -
+ - + - + - + - +
- +
+
-
-
+
Conclusión de la Parte II:
La Sal de Mesa (NaCl) tiene mayor afinidad por el Agua y menor afinidad por la Bencina.
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (otra sal) Página 4
Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =
C5H12, C6H14, C7H16
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
A. Agua y Alcohol I sopropílico:
5 mL Agua Botella #1
5 mL Agua y 5 mL de Alcohol Isopropílico 70%
Agua y Alcohol Botella #1
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Son miscibles el Agua y el Alcohol? __________
Agitar
1
Sí
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (otra sal) Página 4
Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =
C5H12, C6H14, C7H16
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
B. Carbonato de Sodio en Mezcla de Agua y Alcohol 70%:
5 mL Agua y 5 mL Alcohol
Botella #2
Agua, Alcohol y 1.0 g de Carbonato de Sodio
(Na2CO3)
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
Agitar
_________
Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio
Botella #2
Representación a Escala Molecular
¿En cuál disolvente se disolverá mejor la Sal?
__________
_________ Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
2
Agua
Alcohol
Sal y Agua
Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL
+
+
+
+
2-
2-
2-
+
+
Alcohol y una gota de Tinte Azul
Agua y una gota de Tinte Azul
Parte III:
Tarea en Grupos
C. Tinte Azul en Alcohol Isopropílico (70%)
y
Tinte Azul en Agua
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (continuación) Página 5 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH = Tinte Azul =
C5H12, C6H14, C7H16
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
C. Tinte Azul en Agua y Alcohol I sopropílico:
5 mL Agua y 5 mL Alchohol
Botella #1
Agua, Alcohol Isopropílico 70% y una
gota de Tinte Azul
Agua, Alcohol y Tinte Botella #1
Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Representación a Escala Molecular
¿Son miscibles el Tinte, el Agua y el Alcohol?
__________
Agitar
1
Sí
5 mL Agua, 5 mL Alcohol, y 1.0 g
Carbonato de Sodio Botella #2
Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio
(Na2CO3) y una gota de Tinte Azul
Agitar _________
Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio, y Tinte
Botella #2
Representación a Escala Molecular
¿En cuál fase se disolverá más la Sal?
__________
_________ Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (continuación) Página 5 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH = Tinte Azul =
C5H12, C6H14, C7H16
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio:
Alcohol, Agua, Carbonato de Sodio y una gota de Tinte Azul.
Tinte Azul en Fase de Alcohol
Fase Acuosa
El Carbonato de
Sodio añadido
acapara tanto el
Agua, que la
afinidad entre
Alcohol
Isopropílico y
Agua disminuye y
se separan en dos
fases.
Parte III: Tarea en Grupos – Tinte Azul en Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio
El Tinte Azul tiene
mayor afinidad por la
fase del Alcohol
Isopropílico que por la
fase Acuosa.
Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mL
Densidad Agua = 1.0 g/mL
5 mL Agua, 5 mL Alcohol, y 1.0 g
Carbonato de Sodio Botella #2
Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio
(Na2CO3) y una gota de Tinte Azul
Agitar _________
Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio, y Tinte
Botella #2
Representación a Escala Molecular
¿En cuál fase se disolverá más la Sal?
__________
_________ Número de Fases: _____
Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?
Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)
Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (continuación) Página 5 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH = Tinte Azul =
C5H12, C6H14, C7H16
2- +
+
+
+
2- 2- +
+
2- +
+
2
Acuosa
Tinte y Alcohol
Sal y Agua
Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL
+
+
+
+
2-
2-
2-
+
+
C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio:
Conclusiones de la Parte III
Parte III: Tarea en Grupos – Alcohol, Agua y Carbonato de Sodio
A. Agua y Alcohol Isopropílico
El Agua y el Alcohol Isopropílico tienen afinidad el uno por el otro y son miscibles.
B. Carbonato de Sodio en Mezcla de Agua y Alcohol 70%
La Sal llamada Carbonato de Sodio (Na2CO3) tiene mayor afinidad por el Agua que por el Alcohol Isopropílico.
La Sal acapara al Agua de tal forma que la afinidad entre el Alcohol y el Agua disminuye, y se separan en fases distintas.
C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio
El Tinte Azul tiene mayor afinidad por el Alcohol Isopropílico que por el Agua, y por eso se disuelve en la fase del Alcohol que se encuentra sobre la fase acuosa.
“Salting out” – proceso en el cual se desplaza un soluto de una solucion por partículas de una sal que tienen mayor afinidad por el agua. El soluto desplazado tiende a agregarse y formar una fase separada a la fase acuosa.
Cierre de la Actividad
¿A qué se debe que esta actividad lleve el título,
“Quítate tú pa’ ponerme yo”?Se refiere a que un soluto puede reducir la
capacidad de un disolvente para disolver a otro soluto. La sal, carbonato de sodio, redujo la habilidad del agua de disolver al alcohol isopropílico. Es como si la sal le estuviera diciendo al alcohol: “Quítate tú pa ponerme yo”.