LABORATORIO N° 3 SEPARACION DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA

Resumen

Este laboratorio tenía como fin realizar, observar y analizar los procesos de separación de mezclas por medio de las operaciones de sedimentación, decantación, filtración, evaporación y destilación. Con la ultima mencionada tuvimos la oportunidad de observar otros tipos diferentes a los convencionales un ejemplo de ello fue el montaje con canela el cual abordaremos mas tarde.

Abstract

This laboratory had the goal of realize, watch and analyzed the process of separation of mixes use the operations of sedimentation, decantation, filtration, evaporation, distillation. With the last one we had the opportunity of watch others types of this method. One example of this was the assembly whit the cinnamon

Palabras clave: Mezcla, sedimentación, decantación, filtración, evaporación y destilación

Key words: mix, sedimentation, decantation, filtration, evaporation, distillation.

Definición de las palabras clave

Mezcla: Una mezcla es un material que se puede separar por medios físicos en dos o más sustancias. A diferencia de un compuesto puro, una mezcla tiene una composición variable. Las mezclas se clasifican en mezclas heterogéneas y mezclas homogéneas. Existen diferentes métodos para la separación de mezclas, los cuales se fundamentan en propiedades físicas de las sustancias a separar, como son el tamaño de la partícula, puntos de ebullición, propiedades magnéticas, etc.

Decantación: Se utiliza para separar dos líquidos con diferentes densidades o una mezcla constituida por un sólido insoluble en un líquido. Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido que no disuelve dicho sólido, se deja reposar la mezcla y el sólido va al fondo del recipiente. Si se trata de dos líquidos se coloca la mezcla en un embudo de decantación, se deja reposar y el líquido más denso queda en la parte inferior del embudo.

Filtración: Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una placa porosa o un papel de filtro, el sólido se quedará en la superficie y el otro componente pasará. Se pueden separar sólidos de partículas sumamente

pequeñas, utilizando papeles con el tamaño de los poros adecuados.

Evaporación: Consiste en separar los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso. Al aplicar calor, se deja calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente. Este método se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros componentes quedan en el envase. Un ejemplo de esto se encuentra en las Salinas. Allí se llenan enormes embalses con agua de mar, y los dejan por meses, hasta que se evapora el agua, quedando así un material sólido que contiene numerosas sales tales como cloruro de sólido, de potasio, etc.

Sedimentación: Esta técnica consiste en que por acción de la gravedad las partículas en suspensión más grandes de la muestra sean atraídas hacía el fondo

Destilación: La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación de líquidos, y es el que se utiliza siempre que se pretende separar un líquido de sus impurezas no volátiles.

Consiste en separar dos líquidos con diferentes puntos de ebullición por medio del calentamiento y posterior condensación de las sustancias. El proceso de la destilación consta de dos fases: la primera en la cual el líquido pasa a vapor, y la segunda en la cual el vapor se condensa y pasa nuevamente a líquido.

Parte experimental

Reactivos y Materiales

Vaso de precipitado de 250 ml Balanza Espátula Pipeta graduada de 10 ml Probeta de 100ml Agitador de vidrio Papel filtro Embudo de vidrio Soporte universal Erlenmeyer Aro con nuez Pinza con nuez anexa Cápsula de porcelana Vidrio de reloj Desecador Equipo de destilación simple Mezcla de sal-arena

Metodología

Pese en un vaso de precipitado de 3 a 5 g de la mezcla de arena y cloruro de sodio dado. Anote este dato fielmente. Mida 80 ml de agua en la probeta y adiciónelas a la mezcla. Mezcle con el agitador de vidrio y observe si se disuelve en el agua toda la mezcla.

Sedimentación

Deje sedimentar las partículas sólidas por algunos minutos.

Decantación

Coloque un agitador de vidrio contra el vaso de precipitado utilizándolo como guía y vierta cuidadosamente el líquido que sobrenada, dejando las partículas sedimentadas en el fondo.

Lave el sólido con 7 ml de agua, deje sedimentar y decante nuevamente en el vaso de precipitado que contiene el decantado anterior.

Guarde la arena separada. Como usted observa, es posible separar la mayoría de las partículas sólidas por esta técnica, pero para aumentar la eficiencia al separar las partículas del sólido que aún quedan en el líquido, se recurre a la filtración.

Filtración

Doble el papel de filtro con la técnica indicada por el profesor, colóquelo en el embudo y adhiéralo al mismo. El papel filtro estará bien colocado en el embudo si la punta esta libre, el borde superior completamente adherido a la pared y el papel no esta a menos de 0.5 cm de la boca del embudo.

Instale el equipo para la filtración cuidando que la punta del embudo quede por debajo del borde superior del erlenmeyer. Vierta con cuidado el líquido que decanto anteriormente en el embudo empleando un agitador de vidrio como guía. Si el embudo está limpio y el papel bien preparado y colocado, el tallo se llena con una columna continúa del líquido y la filtración es rápida.

Lave cualquier residuo que haya quedado en el vaso y viértalo en el papel filtro. Las partículas que quedan retenidas en el papel filtro se denominan residuo y el líquido que pasa a través del filtro es el filtrado.

Reúna la arena que guardó anteriormente con la que quedó en el papel filtro en una capsula de porcelana, colóquela en el soporte universal y caliéntela con el mechero hasta que la arena se seque totalmente. Déjela enfriar en el desecador,

pese la capsula con la arena seca y luego pese la capsula vacía y limpia.

Evaporación

Vierta en un vidrio de reloj 5 ml del filtrado y guarde el resto para la destilación. Llene con agua dos terceras partes del vaso de precipitado y coloque sobre este el vidrio de reloj con la solución, caliente el conjunto hasta completar la evaporación del agua de la solución. Deje enfriar el vidrio de reloj con la sal en el desecador.

Destilación

Vierta 50 ml de la solución de NaCl filtrada anteriormente en un balón de destilación, realice el montaje con la asesoría del profesor y proceda a calentar hasta ebullición. Recoja el líquido condensado en un erlenmeyer. Al finalizar la destilación, en el balón quedará la sal que estaba en la mezcla y en el erlenmeyer el agua pura.

El porcentaje de un componente en una mezcla se calcula así:

% de un componente = componente g del componente X 100 g de la mezcla

Calcule el peso de la arena y de la sal obtenida, así como los porcentajes de los dos en la mezcla.

Resultados

Proceso de filtración: 1,8 mL

Peso de los cristales + vidrio: 20,79

Papel filtro + Arena después del proceso de desecado: 51,44g

Peso de la capsula: 45,02g

Análisis de resultados

Cuestionario Consulte las técnicas de separación de

mezclas por CENTRIFUGACIÓN-SUBLIMACIÓN-EXTRACCIÓN-CROMATOGRAFIA-FILTRACIÓN AL VACIO

Centrifugación: Esta técnica es utilizada para mezclas heterogéneas ya que consiste en la separación de materiales de diferentes densidades que componen una mezcla. Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentación. Se coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene un movimiento de rotación constante y rápido, lográndose que las partículas de mayor densidad, se vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior.

Un ejemplo lo observamos en las lavadoras automáticas o semiautomáticas. Hay una sección del ciclo que se refiere a secado en el cual el tambor de la lavadora gira a cierta velocidad, de manera que las partículas de agua adheridas a la ropa durante su lavado, salen expedidas por los orificios del tambor.

Sublimación: La sublimación es el paso de estado sólido a estado gaseoso directamente, sin pasar por el estado líquido.

Cualquier sustancia puede sublimar si se eligen adecuadamente las condiciones de presión y temperatura. No obstante, a la presión ambiental no todas las sustancias son sublimables, por lo que si en una mezcla tenemos una sustancia que sí lo es

objetoPeso (g)

Arena + beacker 107,60Beacker 97,85

a esa presión, podremos separarla de las demás sin más que calentar suficientemente la mezcla.

Las condiciones necesarias para que se produzca la sublimación de cualquier sustancia, ya sea un elemento o un compuesto, son aquellas presiones y temperaturas que corresponden a la línea que separa los estados sólido y gas en el diagrama de estados para dicha sustancia. Para los demás valores de presiones y temperaturas, o bien no se produce un cambio de estado o se pasa por el estado líquido. En este diagrama de fases, hay un punto: el PUNTO TRIPLE, en el cual coinciden las lineas de separación de los tres estados, por lo que representa unas condiciones de Presión y temperatura para las cuales una sustancia puede encontrarse en los tres estados: sólido, líquido y gas.

Extracción: Esta técnica de separación se basa en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en dos solventes distintos y no solubles entre sí. Es una técnica muy útil para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reacción. La técnica de extracción simple es la más común y utiliza un embudo especial llamado embudo de decantación.

Cuando se utiliza un disolvente orgánico el soluto se extrae por un proceso de distribución. Este coeficiente de reparto o distribución de un soluto, ante su liquido de disolución y su disolvente orgánico es constante y depende de la naturaleza de dicho soluto, así como de la naturaleza de ambos disolventes y de la temperatura.

Básicamente existen dos tipos de extracción el primero de ellos es la

extracción simple se efectúa cuando todo el disolvente en el segundo caso la extracción múltiple, el disolvente esta dividido en varias porciones iguales, esto se efectúa para realizar extracciones sucesivas.

Cromatografía:Cromatografía de gases: La cromatografía es una técnica cuya base se encuentra en diferentes grados de absorción, que a nivel superficial, se pueden dar entre diferentes especies químicas. En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no, es transportada por la primera especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un lecho o camino. Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido (transportados), para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil para que se queden adheridos a su superficie.

Cromatografía en papel: Se utiliza mucho en bioquímica, es un proceso donde el absorbente lo constituye un papel de Filtro. Una vez corrido el disolvente se retira el papel y se deja secar, se trata con un reactivo químico con el fin de poder revelar las manchas.

En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no, es transportada por la primera especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un lecho o camino.

Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido (transportados), para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil para que se queden adheridos a su superficie.

Filtración al vacio: es una técnica de separación de mezclas sólido-líquido. La mezcla se introduce en un embudo plano con el papel de filtro acoplado al fondo.

Desde el fondo del embudo se aplica con una bomba un vacío que succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre

los poros del filtro. El resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el fondo del recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por gravedad y está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos.

REFLUJO-DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR-DESTILACIÓN FRACCIONADA-RECRISTALIZACIÓN.

Destilación por arrastre de vapor: Es una técnica que sirve fundamentalmente para separar sustancias insolubles en agua además de las literalmente volátiles, de

otros productos no volátiles mezclados con ellas. Este método es un buen sustituto de la destilación al vacio, y tiene algunas ventajas: La destilación se realiza a temperaturas bajas. El comportamiento de la destilación de un sistema de dos fases inmiscibles, donde cada líquido ejerce su propia presión de vapor y la suma de ambas es de la presión de operación, y son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificación de sustancias por el arrastre de una corriente de vapor. Existen varios compuestos orgánicos de punto de ebullición relativamente alto que con agua codestilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande para ser destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua. Esto se debe a sus pesos moleculares relativamente elevados comparados con las del agua.

Destilación fraccionada: La destilación fraccionada no es nada más que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua, que utiliza el equipo de la imgen

Una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en las condiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el liquido (condensado) que desciende. Esto tiene como consecuencia una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Cuando el condensado

en algún punto de la columna toma calor del vapor, parte se evapora de nuevo y el vapor formando el más rico en el componente mas volátil (el de menor ebullición). Al mismo tiempo, cuando el vapor cede calor al condensado, parte del mismo se condensa, siendo este condensado más rico en el componente menos volátil (el de mayor punto de ebullición), bajo este panorama podemos decir que partiendo de la base de la columna, a medida que aumenta la altura aumenta el enriquecimiento del componente mas volátil e inversamente con el componente menos volátil.

También se establece a lo largo de la columna un gradiente de temperaturas que varían desde el punto de ebullición del componente X hasta el punto de ebullición del componente Y. Existe una influencia adicional al equilibrio termodinámico liquido−vapor, y este es el intercambio de energía (perdida) que se verifica a lo largo de la columna de fraccionamiento.

Cuál es la función de los núcleos de ebullición en la destilación.

Este núcleo de ebullición no es más que uno o diferentes cuerpos, por lo general perlas de vidrio, aunque también se utiliza porcelana, como lo vimos en el laboratorio. La función que cumplen estos en el matraz es fomentar una ebullición homogénea en la mezcla.

Porqué el bulbo del termómetro debe quedar justamente a la altura de la horizontal que pasa por la parte inferior de la tubuladura lateral del balón de destilación o de la t.

Debe quedar a dicha altura para que todo el bulbo sea bañado por el vapor que asciende

Porqué el líquido a destilar no debe sobrepasar la mitad de la capacidad del balón de destilación.

Porque algún líquido puede subir por la columna y dañar la muestra que destilamos, además puede causar una ebullición muy alta que puede ser violenta.

Conclusiones

Se logro analizar los procesos de sedimentación, decantación, filtración y evaporación mediante los conceptos aprendidos en clase y el uso de la intuición (en el caso de la filtración, ya que en cuanto a la sedimentación y decantación, este proceso es gracias a la acción de la densidad y la gravedad, ya en el último caso, la evaporación, este es debido la diferencia en los puntos de ebullición de las sustancias)

Se hizo de manera exitosa y rápida las operaciones de sedimentación, decantación, filtración y evaporación. Ya en cuanto a la destilación se observo de manera satisfactoria los montajes, además de atender las explicaciones del docente.

Se practico y reforzaron las destrezas relacionadas con la separación de mezclas.

Se fomento el interés de los estudiantes hacia el tema por medio de los montajes y las posibles aplicaciones que estos tienen en la vida cotidiana.

Bibliografía.

http://www.monografias.com/trabajos10/mese/mese.shtml

http://www.slideshare.net/ricadovaldezzaldivar/sublimacin-1014960

http://organica1.org/1311/1311_10.pdf

http://s3.amazonaws.com/ppt-download/metodosfisicosseparacin-mezclas-090301045956-phpa

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http://pdf.rincondelvago.com/files/6/1/7/00056617.pdf

http://7671678278045720748-a-1802744773732722657-s-sites.googlegroups.com/site/cca

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