químicos · en distintos disolventes dentro de los métodos de separación de mezclas homogéneas...
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Cromatografía en papel
Los biólogos, médicos y químicos necesitan con frecuencia separar los componentes de una mezcla como paso previo a su identificación. La cromatografía es una técnica de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de ellas a través de un medio poroso arrastradas por un disolvente en movimiento. Vamos a utilizar esta técnica para separar los pigmentos utilizados en una tinta comercial.
Material necesario
Una tira de papel poroso. Se puede utilizar el papel de filtro de una cafetera o incluso recortar el extremo (sin tinta) de una hoja de periódico.
Rotuladores o bolígrafos de distintos colores.
Un vaso Un poco de alcohol
Procedimiento
Recorta una tira del papel poroso que tenga unos 4 cm de ancho y que sea un poco mas larga que la altura del vaso.
Enrolla un extremo en un bolígrafo (puedes ayudarte de cinta adhesiva) de tal manera que el otro extremo llegue al fondo del vaso. (ver dibujo)
Dibuja una mancha con un rotulador negro en el extremo libre de la tira, a unos 2 cm del borde. Procura que sea intensa y que no ocupe mucho. (ver dibujo)
Echa en el fondo del vaso alcohol, hasta una altura de 1 cm aproximadamente.
Sitúa la tira dentro del vaso de tal manera que el extremo quede sumergido en el alcohol pero la mancha que has hecho sobre ella quede fuera de él.
Puedes tapar el vaso para evitar que el alcohol se evapore. Observa lo que ocurre: a medida que el alcohol va ascendiendo a lo largo de
la tira, arrastra consigo los diversos pigmentos que contiene la mancha de tinta. Como no todos son arrastrados con la misma velocidad, al cabo de un rato se ven franjas de colores.
Repite la experiencia utilizando diferentes tintas.
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Objetivo: Separar los componentes de una mezcla homogénea empleando el
método físico de cromatografía de papel.
Introducción:
La energía que necesitan los organismos fotosintéticos procede de la luz. Esta es
captada por los pigmentos que poseen todas las plantas .La sustancia encargada de esto es la
clorofila en sus diversos tipos, como son la clorofila A y clorofila B. Hay otros pigmentos
presentes en los vegetales que también colaboran en la captación de la energía como son los
carotenos, xantofilas, antocianos etc. Hay varios métodos que nos permiten la separación e
identificación de estos pigmentos. Todas las técnicas se basan en la diferencia de solubilidad
en distintos disolventes Dentro de los métodos de separación de mezclas homogéneas
(disoluciones) vamos a usar una técnica sencilla como es la cromatografía en papel .Se basa
en el arrastre que ejerce el disolvente sobre los distintos compuestos lo que hace que estos se
desplacen con distinta velocidad, separándose poco a poco.
Metodología:
1) Lavar las hojas de espinacas, retirar los nervios y
ponerlas en un mortero, junto con el alcohol y una
pequeña cantidad de carbonato cálcico (que evita la
degradación de los pigmentos fotosintéticos).
2) Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el
disolvente adquiera un color verde intenso.
3) Filtrar con un embudo y papel de filtro.
4) Colocar el filtrado en una placa Petri, y sobre ella pon
un rectángulo de unos 15 centímetros de ancho por 10
centímetros de alto doblado en V para que se mantenga
en pie sobre la placa de Petri.
5) Dejar así el montaje y esperar unas horas. Los pigmentos se irán separando según su
adsorción. Al observar el papel donde hemos hecho la cromatografía, vemos cuatro bandas o
zonas (figura A), que corresponden a los distintos pigmentos fotosintéticos presentes en las
hojas de espinaca. Según su grado de solubilidad con el alcohol se reconocen estas bandas y
en este orden:
Clorofila b
Clorofila a
Xantofila
Carotenos
En el cromatograma así obtenido, para proceder a la
identificación se compara la posición que ocupan con la
que tienen en otras con mezclas de sustancias ya
conocidas.
ELECTRÓLISIS DEL AGUA
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El objetivo de esta experiencia es determinar si el agua es un compuesto viendo si se puede
descomponer en sus elementos usando la electricidad.
Materiales empleados:
Cuba electrolítica
Electrodos
Transformador o pila 12V.
Cable conductor.
Agua del grifo.
Hidrogenocarbonato de sodio (bicarbonato de sodio)
Metodología:
Realizamos el siguiente montaje de la siguiente figura.
Nada más conectarlo se formarán burbujas en las puntas
de los electrodos sumergidas en el agua. Las burbujas de
gas hidrógeno se forman en electrodo negativo (cátodo) y
la de oxígeno en el positivo (ánodo). Todo ocurre según la
siguiente reacción:
2H2O → O2 + 2H2
Como se puede observar, se forma doble cantidad de
hidrógeno que de oxígeno.
El agua pura apenas conduce la electricidad por eso,
necesitamos una sustancia llamada electrolito (bicarbonato
de sodio) que al disolverse aumente la conductividad del
agua.
Preguntas:
1.- ¿La corriente eléctrica puede causar una reacción química?
Es la que hace posible que se lleve a cabo la descomposición del agua
2.- ¿Cuáles son los productos de la descomposición del agua? ¿Cómo los identificas?
El hidrógeno (cátodo, polo negativo) y el oxígeno (ánodo, polo positivo)
3.- ¿Existe diferencia en los volúmenes de gas obtenidos?
En el tubo del cátodo se desprende doble cantidad de burbujas que en el ánodo
4.- ¿El agua es un elemento o un compuesto?
Es obvio que es un compuesto de dos elementos, hidrógeno y oxígeno.
Conclusiones:
El agua se puede descomponer en sus elementos, hidrógeno y oxígeno. La cantidad de
hidrógeno desprendida es doble de la de oxígeno.
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El objetivo de esta experiencia es que conozcamos como varía la
flotabilidad de un cuerpo en función de la densidad del líquido en la que se encuentra. Si
ponemos un mismo objeto en líquidos diferentes, esta puede flotar o hundirse dependiendo
de la densidad del líquido empleado. Así por ejemplo, no se flota igual en el mar que en una
piscina o un río. En nuestro caso concreto, vamos a comprobar como varía la
flotabilidad de un huevo al añadirle sal al agua.
Materiales empleados:
Tres vasos grandes
Tres huevos
Sal
Agua
Metodología:
Vamos a preparar diferentes disoluciones. Una con agua solo y otras dos con agua a las que
hemos añadido diferentes cantidades de sal.
1.- Preparamos una disolución de agua y sal de 70 gramos de sal en 400 ml de agua.
2.- Colocamos un huevo en el vaso con la disolución que solo contiene agua. Observa lo que
ocurre.
3.- En un segundo vaso echamos la disolución preparada de agua y sal. Comprobarás que el
huevo queda flotando.
4.- En el tercer vaso, ponemos una parte de agua. Echamos el huevo y comprobaremos que
se hunde y a continuación, le añadimos disolución de agua y sal de la que teníamos
preparada en el punto 1, hasta que conseguimos que el huevo se queda en la mitad.
5.- Si en este tercer vaso, añadimos agua, el huevo se hundirá. Si por el contrario le ponemos
disolución de agua y sal, volverá a flotar de nuevo. Si repetimos estas operaciones,
conseguiremos que se hunda o flote el huevo según echemos agua o disolución salina.
Conclusiones:
Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso (que es la fuerza con que la Tierra atrae a los
cuerpos) y la fuerza del empuje, que es vertical y hacia
arriba. En este caso el empuje lo produce el agua.
Si la sustancia o el objeto es más denso que el líquido
en el que está, se hundirá, porque el peso del objeto es
mayor que el empuje que experimenta por parte del
líquido. En saco contario, flotará.
El empuje que sufre un cuerpo en un líquido es
equivalente al peso del líquido desalojado y depende
de tres factores:
- Densidad del líquido en el que está sumergido.
- Volumen del cuerpo que se encuentra sumergido.
- Gravedad.
La explicación de lo que ocurre en esta experiencia es que cuando la sal se disuelve en agua,
aumenta su densidad y hace que el empuje que experimenta el cuerpo por parte del líquido,
sea mayor y supere al peso del huevo. Por tanto el huevo flota. Si por el contario si la
densidad del líquido es menor que el peso del cuerpo, este se hundirá.
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El objetivo de esta experiencia es que conozcamos los tipos de sustancias en función de su pH .
Materiales empleados:
Vasos precipitados
Col lombarda
Calentador eléctrico
zumo de limón, vinagre, disolución de ácido clorhídrico,
bicarbonato sódico, disolución de sosa, amoniaco, etc.
Metodología:
Procedimiento:
1. Cortamos las hojas más oscuras de la col lombarda y las cocemos en un recipiente con una pequeña
cantidad de agua durante unos minutos.
2. Dejamos enfriar y filtramos reservando el líquido y despreciando las hojas que habrán
quedado sin color.
El extracto de col lombarda, así obtenido, servirá para identificar ácidos y bases.
Precauciones
El agua debe ser destilada o desmineralizada para que la experiencia salga bien. Si se utilizara agua del
grifo, el color del extracto se acercará al azul. Si se adicionara una gran cantidad de especies ácidas o básicas
fuertes (salfuman, lejía, etc.) se podría destruir el indicador desapareciendo el color. No es conveniente
hervir la col lombarda durante un tiempo excesivo ya que se pueden extraer otras sustancias que pueden
enmascarar parcialmente los cambios de color. El tiempo para ensayar las sustancias previstas en muy corto
ya que el cambio de color en inmediato
¿ Qué son los indicadores de pH? Hay sustancias que tiene sabor salado, dulce, ácido, etc.
Así por ejemplo el zumo de limón o el vinagre tiene
sabor ácido. Pero también sabemos que hay otras
sustancias que se emplean para reducir la acidez
(bases).
Se denominan indicadores de pH a aquellas sustancias
que cambian de color según estén en un medio ácido o
básico. Algunos vegetales como la fresa, cereza, col
lombarda o cebollas rojas, poseen una sustancia
(antocianina) que es muy sensible a los cambios de pH.
La col lombarda es un excelente indicador natural. El
extracto de col lombarda cambiará de color según el medio: adquirirá un color rojo en un medio ácido (zumo
de limón, vinagre, disolución de ácido clorhídrico, etc.), un color azul en un medio neutro (agua) o un color
amarillo en un medio básico (bicarbonato sódico, disolución de sosa, etc).
Resultado y cuestiones de la actividad
Anota los resultados y realiza una tabla donde indiques la sustancia analizada, el color del extracto y el pH
aproximado, utilizando el indicador natural de pH y el papel pH.
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El objetivo de esta experiencia es mostrar un resultado donde se
hace manifiesta la presión atmosférica Materiales empleados:
- Plato hondo
-Matraz o vaso largo
- Agua coloreada con sulfato de obre
- Vela
- Moneda o caramelo
Metodología:
1º Echa en el recipiente agua
coloreada y coloca el caramelo o
la moneda dentro.
2º Enciende una vela y la colocas
en el centro del plato.
3º Cubre la vela con el vaso
largo e el matraz Erlenmeyer.
Podrás comprobar que cuando la
vela se apaga, sube el nivel del
agua por el matraz o el vaso.
4º Ya puedes coger la moneda o
el caramelo sin mojarte.
Conclusiones de la actividad
- ¿ Por qué se apaga la vela?
Porque se está produciendo una reacción de combustión que necesita oxígeno y cuando este
se acaba porque ya se ha consumido el oxígeno que hay dentro del matraz, la reacción
finaliza.
Cera (C29 H60) + 44 O 2 → 29 CO2 + 30 H2 O
- ¿ Por qué sube el agua?
Porque al consumirse el oxígeno se apaga la vela y el aire se enfría. Como la presión
atmosférica en el exterior es mayor que en el interior y empuja el agua hacia hacía dentro del
vaso.
- En esta reacción se producen otros gases diferentes del oxígeno, ¿no ocupan el lugar
del oxígeno?
Sí, pero no todo el volumen que ocupaba el oxígeno. Se puede explicar porque el vapor de
agua condensa las paredes del matraz, y por la estequiometria de la reacción. De 44
volúmenes de oxígeno dan lugar a 29 de dióxido de carbono
.
¿Cómo explicar que una aguja de acero (más densa) flote sobre el agua (de
menor densidad)?
No tenemos más que saber que la molécula de agua es un dipolo, que
establece puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua. Pero las
moléculas de la superficie no se pueden rodear de otras moléculas de
agua en la parte que da hacia el aire.
Las mismas fuerzas que establecen los puentes
de hidrógeno entre moléculas, se compensan
estableciendo una fuerza que ocupa toda la
superficie como si fuera una red invisible, es lo
que llamamos “tensión superficial” y que es
lo suficientemente fuerte para sujetar insectos
como los zapateros que hay en los ríos o una
aguja de acero.