10) Filtracin.Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro, se encuentra uno slido y otro lquido. Se hace pasar la mezcla a travs de una placa porosa o un papel de filtro, el slido se quedar en la superficie y el otro componente pasar.Se pueden separar slidos de partculas sumamente pequeas, utilizando papeles con el tamao de los poros adecuados.CONCLUSINAl observar e investigar sobre dicha informacin "Separacin de Mezclas", hemos llegado a entender que para realizar cualquier separacin de mezclas primero debemos saber sobre su estado fsico, caractersticas y propiedades.Es interesante realizar una mezcla, pero es ms importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la tcnica ms adecuada.

Prctica 7

Separacin de mezclas7.1 Objetivos Mostrar algunas tcnicas de separacin de los componentes de una mezcla y adquirir los criterios necesarios para seleccionar una tcnica especfica con base en las propiedades fsicas que exhiban los componentes de la mezcla. Realizar una reaccin de precipitacin, separar el producto slido y determinar el rendimiento del precipitado obtenido.7.2 Marco terico7.2.1 MezclasLa materia suele clasificarse para su estudio en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque tienen composicion fija, no pueden separarse por mtodos fsicos en otras sustancias ms simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene constante. Unamezclaes una combinacin fsica de dos o mas sustancias puras, la mezcla tiene composicin variable y sus componentes pueden separarse por mtodos fsicos, adems la temperatura es variable durante el cambio de estado.Las mezclas se clasifican enheterogneascuando constan de dos o ms fases y sus componentes pueden identificarse a simple vista o con ayuda de un microscopio. Por ejemplo, un pedazo de granito es una mezcla de pequeos granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y feldespato. Lasmezclashomogneas, usualmente llamadassoluciones, constan de una sola fase (regin en la que todas las propiedades qumicas y fsicas son idnticas). Los componentes de una solucin estn tan ntimamente mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solucin que se forma entre agua y NaCl.En el laboratorio generalmente se requiere separar los componentes de una mezcla, bien sea para determinar su composicin o para purificar los componentes y usarlas en reacciones posteriores. Las tcnicas a utilizar dependen del estado general de la mezcla (slida, lquida o gaseosa) y de las propiedades fsicas de los componentes.7.2.2 Tcnicas de separacin de mezclasPara mezclas slidas se pueden utilizar las siguientes tcnicas de separacin:disolucin, lixiviacin y extraccin. stas tcnicas requieren de la utilizacin de un solventeselectivopara separar uno o algunos de los componentes. Cuando la mezcla slida contiene partculas de diferente tamao se utiliza eltamizado.Si se trata de mezclas lquidas constitudas por una sola fase, puede usarse la destilacin si la diferencia de los puntos de ebullicin entre los componentes es apreciable (10 C aproximadamente), adems puede utilizarse la extraccin si los componentes de la mezcla tienen diferente solubilidad en un determinado solvente. Por otra parte, la cristalizacin aprovecha la diferencia en los puntos de solidificacin de los componentes.Para separar mezclas heterogneas, por ejemplo slido-lquido, se pueden utilizar tcnicas tales como lafiltracin, lacentrifugacino ladecantacin.La filtracin puede ser simple (por gravedad) y al vaco. La filtracin porgravedadse realiza vaciando la mezcla sobre un embudo que contiene un papel de filtro. El lquido pasa a travs del papel y el slido es retenido. El embudo generalmente se soporta sobre un aro de hierro o sobre un trpode (figura 7.1).

Figura 7.1Filtracin por gravedadLa filtracinal vacose utiliza cuando se requiere un proceso ms rpido. En estos casos se utiliza unembudo Buchner, el cual posee una placa con huecos para soportar el papel de filtro (figura 7.2). Existen embudos Buchner de porcelana, vidrio y plstico. Antes de colocarse, el papel de filtro se recorta de modo tal que tape todos los huecos pero sin que quede levantado en las paredes. El papel se humedece con agua destilada para fijarlo en su lugar. El embudo est provisto de un anillo de caucho que encaja perfectamente en la boca de un erlenmeyer de tubuladura lateral. Cuando el lquido (filtrado) es importante, es conveniente colocar una trampa entre el erlenmeyer que recibe el filtrado y la trompa de succin, porque siempre existe el peligro de que el agua se devuelva y contamine el filtrado.

Figura 7.2Filtracin al vacoLa decantacin es una tcnica de separacin que aprovecha la diferencia de densidades. Generalmente el slido es ms denso que el lquido por lo cual se deposita en el fondo del recipiente, mientras la parte superior del lquido queda practicamente sin partculas del slido y se puede retirar con facilidad. En los procedimientos donde el slido requiere ser lavado para retirar algn producto soluble, es conveniente combinar la filtracin con la decantacin.El slido a ser lavado, actualmente disperso en susaguas madres(la solucin de la cual precipit), se deja en reposo. Cuando el slido se ha decantado, se transfieren suavemente al embudo las capas superiores del lquido. Se agrega ms solucin de lavado al vaso, se agita y se repite el procedimiento hasta que los iones o el producto que se quiere retirar no se encuentren presentes en el filtrado, en ese momento ya se puede transferir todo el slido al papel de filtro con la ayuda de un frasco lavador.Si se trata de una mezcla inmiscible lquido-lquido, puede usarse un embudo de separacin en el cual el lquido ms denso se deposita en la parte inferior del embudo, de donde se puede extraer abriendo la llave del mismo.Otra tcnica muy utilizada para separar mezclas lquidas y gaseosas es lacromatografa. Existen varios tipos: cromatografa de papel, de capa delgada, de columna, de gases y lquida. En la cromatografa de papel la fase fija es papel de filtro y la mvil es un lquido que se desplaza o recorre el papel impulsado por el fenmeno de capilaridad.7.3 Materiales y equipo Mezcla slida (CaCO3, NaCl, SiO22, HCl (conc) Pb(CH3COO)20.10 M, KI 0.10 M Vasos de precipitados de 400 y 250 mL Vidrio de reloj Mechero Soporte Malla de asbesto Esptula Agitador Probeta de 25 mL Embudo Papel de filtro Cpsula de porcelana Equipo de filtracin al vaco

7.4 Procedimiento7.4.1 Separacin de los componentes de una mezcla slida de CaCO3, NaCl y SiO2Cuando se desean separar los componentes de una mezcla, es conveniente realizar previamente un esquema o diagrama donde se ilustren cada una de las etapas de la separacin y la tcnica a ser empleada (vase la figura 7.3).

Figura 7.3Etapas de separacin de la mezcla slidaPesar 2.00 g de mezcla y llevarla a un vaso de precipitados de 400 mL. Adicionar lentamente 10 mL de agua agitando continuamente. Filtrar por gravedad a travs de un papel de filtro previamente pesado y recoger el filtrado en una probeta graduada.Pesar una cpsula de porcelana limpia y seca, aadir 5.00 mL del filtrado y someter el conjunto a evaporacin. La cpsula debe taparse con un vidrio de reloj previamente pesado (figura 7.4).

Figura 7.4Evaporacin de la solucin de NaClCuando el solvente en la cpsula se haya evaporado y el componente 1 est seco, se deja enfriar el conjunto a temperatura ambiente y se pesa. Luego se vuelve a calentar por 5 min, se deja enfriar y se pesa de nuevo. El procedimiento se repite hasta obtener un peso constante.Aadir ms agua destilada al vaso de precipitados con el fn de lograr la transferencia de todo el resto de la mezcla slida al papel de filtro. Adicionar lentamente, con una pipeta, HCl 4.0 M al slido en el papel de filtro. Lavar repetidas veces el componente 2 en el papel de filtro con el filtrado cido y finalmente con agua destilada utilizando el frasco lavador. Transferir el papel a la estufa a una temperatura de 110 C hasta sequedad. Retirar el conjunto de la estufa y pesar. Repetir el calentamiento otros 5 min. Pesar nuevamente y repetir el procedimiento hasta peso constante.7.4.2 Determinacin de la eficiencia de una reaccin de precipitacinA 15.00 mL de KI 0.10 M en un vaso de precipitados se adicionan, gota a gota, 20.0 mL de Pb(CH3COO)20.10 M formndose un precipitado fino de color amarillo, PbI2(yoduro de plomo):Pb(CH3COO)2+ 2 KI --> PbI2(s) + 2 K+ CH3COO-Precaucin:No intercambiar las pipetas correspondientes a cada reactivo!por qu?El PbI2se puede separar por filtracin al vaco, si bien el tamao de partcula del PbI2hace necesaria unadigestinprevia del precipitado para permitir una filtracin eficiente: calentar suavemente durante unos minutos el beaker con el precipitado y luego dejarlo enfriar. El papel de filtro para la filtracin al vaco debe recortarse de acuerdo con el tamao del embudo Buchner y pesarse previamente.El slido retenido en el filtro se lava dos o tres veces con porciones de 5.0 mL de agua. Se mantiene la succin hasta que todo el agua se haya filtrado. Se seca el precipitado junto con el papel en una estufa a 110 C, se deja enfriar y se pesa. Repetir el calentamiento hasta obtener un peso constante.7.4.3 Determinacin cualitativa del reactivo lmiteTomar dos tubos de ensayo limpios y secos y aadir a cada uno 2.0 mL del filtrado obtenido en el procedimiento anterior. A uno de los tubos se adiciona una gota de solucin de Pb(CH3COO)20.10 M y al otro tubo se adiciona una gota de solucin de KI 0.10 M. Cules son sus observaciones?7.5 Clculos y resultadosCompletar la siguientes informacin con ayuda de sus datos experimentales.Procedimiento 7.4.1 - Separacin de mezclasMEZCLA No. ______Masa de la mezcla ....................................................................... ______ gMasa de la cpsula + vidrio de reloj ....................................... ______ gMasa de la cpsula + vidrio de reloj + residuo 1 .................. ______ gMasa del papel de filtro ........................................................... ______ gMasa del papel de filtro + residuo 2 ...................................... ______ gProcedimiento 7.4.2 Eficiencia de una reaccin de precipitacinMasa del papel de filtro ........................................................... ______ gMasa del papel de filtro + PbI2(s) .......................................... ______ gProcedimiento 7.4.3 Determinacin cualitativa del reactivo lmiteTubo de ensayo con filtrado + Pb(CH3COO)20.10 M ......... ____________________Tubo de ensayo con filtrado + KI 0.10 M .............................. ____________________Procedimiento 7.4.1 - Separacin de la mezcla No. _________ComponenteIdentificacinMasa (g)Porcentaje (%)

1

2

3

Procedimiento 7.4.2 Eficiencia de una reaccin de precipitacinMasa obtenida de PbI2experimentalmente ............................... ______ gMasa esperada de PbI2segn la estequiometra ....................... ______ gRendimiento de la reaccin .......................................................... ______ %Procedimiento 7.4.3 Determinacin cualitativa del reactivo lmiteDe acuerdo con las observaciones experimentales, el reactivo lmite debe ser el compuesto: _______________________.7.6 Discusin y conclusionesProcedimiento 7.4.1 - Separacin de mezclas Consulte con el Profesor cul es la composicin real de la mezcla que le fu asignada. A qu se debe la diferencia con sus resultados? Enumere algunas causas de error en este procedimiento (recuerde que causas de errornoson errores personales). Discuta por qu muchas reacciones qumicas no son ciento por ciento eficientes. En la eventualidad de obtener una eficiencia superior al 100%, analice a qu posibles causas puede deberse este resultado. Teniendo en cuenta las observaciones obtenidas al adicionar una gota de Pb(CH3COO)20.10 M y una gota de KI 0.10 M a cada tubo de ensayo con el filtrado (procedimiento 7.4.3), analizar por qu uno de los dos compuestos es elreactivo lmite.7.7 Preguntas

La composicin de la mezcla obtenida por Ud. debe coincidir con la obtenida por los otros grupos? Justifique su respuesta. Ocurri alguna reaccin qumica durante el proceso de separacin de los componentes de la mezcla? En caso afirmativo escribir la ecuacin balanceada. Por qu fu necesario hacerle un proceso dedigestinal precipitado en el procedimiento 7.4.2? Qu sucede si el precipitado se filtra an calientes susaguas madres? Por qu el precipitado debe pesarse varias veces hasta obtener un pesoconstante? Qu pasa con los resultados si se pesa caliente? Si no hay evidencia de reaccin en ninguno de los dos tubos (procedimiento 7.4.3), significa quenohay reactivo lmite? Justifique su respuesta. Describa cmo se pueden separar los componentes de una mezcla de KClO3, NaCl y SiO2. Describa cmo se pueden separar los componentes de una mezcla de KCl, C6H5COOH y SiO2. Cuando se mezcla una solucin de AgNO3con otra de HCl se obtiene un precipitado blanco de AgCl. Se toman dos tubos de ensayo, cada uno con 1.00 mL de las aguas madres, y se aade al primero una gota de la solucin de AgNO3y no se observa ninguna evidencia de reaccin. Al aadir una gota de solucin de HCl al segundo tubo, se obtiene un slido de color blanco. Cul fue el reactivo lmite?7.8 Lecturas recomendadasWolke, Robert L. Maldita mancha, fuera de mi vista! En:Lo que Einstein no saba. Robin Book, Bogot, 2002. pp. 557.9 GlosarioDiscutir y anotar el significado de los siguientes trminos:aguas madres, decantacin, digestin, evaporacin, eficiencia, filtracin, homognea, mezcla, precipitado, reaccin, reactivo lmite, solucin.

7.10 Referencias Internet http://www.chem.sunysb.edu/techniques/gravfilt.html http://chemmovies.unl.edu/chemistry/beckerdemos/BD052.html http://www.chem.tamu.edu/class/majors/experimentnotefiles/notes1 http://www.wpi.edu/Academics/Depts/Chemistry/Courses/CH1010/Stream1/separations.html http://www.chemistry.sjsu.edu/straus/FILTRATION%20htms/GravFilt.htm http://www.geocities.com/terryboan/3aE12_Stoic2.html

Cmo obtiene el agua filtrado? Cundo nosotros visitamos las compaas diferentes de agua, nosotros omos mucho acerca de la filtracin de agua. El agua subterrnea se filtra naturalmente por capas de tierra, de la piedra, del grava, y de la arena. Cundo el agua viaja por estas capas, se limpian. Esto es una de las razones que muchas personas piensan que el agua subterrnea es muy limpia. Las compaas del agua filtran el agua de esta manera, tambin. El agua se manda por la misma clase de capas antes de es arrojada a los pueblos que compran. Decidimos probar la idea creando nuestro propio filtro de agua. Usted puede tratar esto, tambin!Hacer un filtro de agua

SuministraUna botella de plastico transparente1/2 vaso de tierra2 copas de arena2 copas de gravaun vaso de aguacuchara

El paso 1:Corte el fondo de la botella acerca de dos pulgadas del fondo. Esta parte puede ser peligrosa, as que es una idea buena obtener ayuda de un adulto para esta parte. Deje la tapa en la botella.Los pasos 2: Gira la botella al revs para que usted pueda vertir la grava en ella. Trabaja mejor si usted puso grava ms grande primero porque tapa major el agujero de la tapa.

El paso 3: Vierte la arena sobre el grava. Caera en los espacios de la grava.

El paso 4: Mezcla la tierra en el agua.

El paso 5: Vierte el agua sucia encima de la arena en la botella.

El paso 6: Saca con cuidado la tapa de botella y pone el chorro de botella en un vidrio alto o algn contenedor que pueden tener su filtro vertical. Mire el agua corriendo por la arena y la grava. En el retrato a la derecha, usted puede ver como las capas se oscurecen al pasar el agua por las diferentes capas. El clic en el retrato para hacerlo ms grande y ms fcil de ver.

El paso 7: Averigua esa agua! Las capas de la arena y el grava deben sacar la tierra en el agua.