PRACTICA Nº 4

Estudio y Separación de Mezclas

Diego. F. Castillo. (2131401080); Diego. F. Ceballos. (2131401084); Daniela. A. Oñate (2131401293)

Grupo 7 martes

UDENAR

Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Sede Torobajo.Cra. 18 Calle. 50, Pasto, Colombia

Fecha de Realización: 23/ 04/ 2013

Fecha de Entrega: 02/ 05/ 2013

Resumen

Durante esta práctica se llevó a cabo la separación de los componentes de diversas mezclas utilizando técnicas de separación de mezclas, como Filtración, Sublimación y Decantación. Esto se realizó por medio de métodos físicos de separación. Primero mediante filtración se separó una mezcla de diversos elementos, usando solvente como agua y HCl, separando el líquido y la parte sólida insoluble, posteriormente en la sublimación, se observó como el I pasa de fase solida a fase gaseosa y de fase gaseosa a fase sólida. Por último en la técnica de Decantación se separó el aceite del agua por medio del embudo de decantación, finalmente se estableció generalidades de cada proceso llevado a cabo en la práctica.

Palabras Claves: Mezcla, separación, métodos, soluble, inmiscible, muestra.

INTRODUCCION

Al realizar esta práctica de laboratorio, se trató la temática sobre el “Estudio y Separación de Mezclas” [1], además de los distintos métodos que existen y son utilizados para separar mezclas químicas. Para la elaboración de dicha práctica de laboratorio se recopilo información de distintos medios, tanto experimentación como asimilación de información pertinente a la temática.

En este informe se da a conocer el estudio de las mezclas y la separación de las mismas. Es muy importante conocer que es una mezcla para poder saber de qué se compone y cómo actúa si se altera alguno de sus componentes o si se da una reacción de una sustancia con otra. Una mezcla está formada por dos o más sustancias puras pero no combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. Las mezclas pueden ser de tipo homogéneo o de tipo heterogéneo. Para la separación de mezclas se necesita de ciertos métodos de separación [1] o dicho de otra manera, se necesita de operaciones unitarias, al terminar la realización de la práctica se reconoció muy bien cuáles son los distintitos tipos de métodos que existen y como se deben utilizar adecuadamente.

Se usaron un conjunto de técnicas y procedimientos empleados para identificar y cuantificar la composición química de una sustancia. En un análisis cualitativo se pretende identificar las sustancias de una muestra. En el análisis cuantitativo lo que se busca es determinar la cantidad o concentración en que se encuentra una sustancia específica en una muestra. Un análisis efectivo de una muestra suele basarse en una reacción química del componente, que produce una cualidad fácilmente identificable, como color, calor o insolubilidad.

En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones ambientales.

Existen dos tipos de mezclas:

1: Mezclas heterogéneas: son aquellas que poseen una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse mecánicamente. Por ejemplo, el agua con aceite.

1

PRACTICA Nº 4

2. Mezclas homogéneas: sus componentes no se perciben a simple vista, ni siquiera con la ayuda del microscopio. Su raíz "homo" significa semejanza de procrear de sí mismo. Está formada por un soluto y un solvente.

Finalmente para las Mezclas se puede calcular el % del Componente aplicando la siguiente fórmula:

%C= g decomponente aisladog inicialesmuestra

×100

MATERIALES Y METODOS

Materiales

Vidrio de reloj.

1 Papel filtro.

1 aro metálico.

Probeta de 10mL.

1 pipeta 5mL.

1 pinza para tubos de ensayo.

1 varilla de vidrio.

Beaker de 100mL.

Equipo de filtración.

Pinza para Beaker.

Capsula de porcelana.

1 Espátula.

1 Gradilla.

Tubos de ensayo.

Embudo de Decantación.

Reactivos

CaCO3.[2]

Nombre Carbonato de calcio

Formula CaCO3

Densidad 2,711 g/Cm3

Masa molar 100.0869 g/mol

Temperatura de fusión 1 339  0C

Temperatura de ebullición

899  0C

Pureza 98,5 %

Frases R/S R36: Irrita los ojos.S2: Manténgase fuera del alcance de los niños.S46: En caso de ingestión, acúdase inmediatamente al médico y muéstrele la etiqueta o el envase.

HCl.[3]

Nombre Ácido clorhídrico

Formula HCl

Densidad 1.12 g g/Cm3

Masa molar 36.46 g/mol

Temperatura de fusión -26   0C

Temperatura de ebullición 48   0C

Concentración 100 %

Riesgos FRASES R/S

R.34 Provoca QuemadurasR.37 Irrita las Vías respiratoriasS. 1/2 Consérvese bajo llave y manténgase fuera del alcance de los niños S. 26 En caso de contacto con los ojos lávese inmediatamente con abundante aguaS. 45 En caso de accidente acuda inmediatamente al medico

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PRACTICA Nº 4

SiO2. [4]

Nombre Arena, dióxido de silicio.

Formula SiO2

Densidad 2,634 g/Cm3

Masa molar 60,0843 g/mol

Temperatura de fusión 1713 0C

Temperatura de ebullición

2230 0C

% en peso 100

Riesgos Si se inhala trasladar al aire libreNo inducir el vomitoEn caso de contacto con la piel lavar con H20 y jabónEn caso de contacto con los ojos lavar con abundante H20

H2O. [5]

Nombre Agua destilada

Formula H2O

Densidad 1 g/cm3

Masa molar 18 g/mol

Temperatura de fusión 100  0c

Temperatura de ebullición

0  0c

Concentración 100 %

Información toxicológica

Información ecológica

No toxico para las personas

No toxico.

Aceite.[6]

Nombre Aceite

CaracterísticasSuele permanecer en estado líquido a temperatura ambiente.

Densidad 0914 - 0,92 g/ml

Conservación

Conservar al abrigo del aire, la luz y el calor.- el recipiente ideal para el aceite es uno de vidrio; si no se lo tiene, el incoloro puede servir envolviéndolo en una bolsa de papel.- evitar los recipientes metálicos.

Temperatura de fusiónTodos se funden por debajo de   0c

Temperatura de ebullición

225 0c

NaCl. [7]

Nombre Cloruro de sodio

Formula NaCl

Densidad 2,16 g/cm3

Masa molar 58,4 g/mol

Temperatura de fusión 801 0c

Temperatura de ebullición

1413 0c

Composición 99% mínimo de pureza

Riesgos Peligroso en grandes 3

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cantidades; su uso a largo plazo en cantidades normales puede traer problemas en los riñones. no inducir el vomitoPuede producir resequedad en la pielEn caso de contacto con los ojos lavarse con abundante agua en un lavadero de ojos, entre 5 y 10 minutos como mínimo, separando los párpados.

Riesgos de incendio

Condición de inflamabilidad: no combustibleTemperatura de inflamación: no aplicable

I. [8]

Nombre Yodo

Formula I

Densidad 4930 kg/m3

Masa molar 58.4 uma

Temperatura de fusión 83  0C

Temperatura de ebullición

184 0C

Pureza 99.5 %

Riesgos FRASES R/SR20/21 (peligroso porinhalación y en contacto con la piel)R50 (muy tóxico paraLos organismos acuáticos).S23 (no respirar vapores) S25 (evite contacto con los ojos)S61 (evite liberación al medio ambiente. Refiérase a la hoja deseguridad)

Agua y acúdase a un médico.

Métodos

Filtración.[9]

Sublimación y Cristalización.[10]

Decantación.[11]

RESULTADOS

Separación de Mezclas Solido-liquido

Ensayo 1.A: Conocimiento de los componentes de la Mezcla

Con el fin de identificar la solubilidad de los reactivos se hizo pruebas en diferentes tubos de ensayo que contenían a los reactivos, se usó arena (SiO2), sal (NaCl), y carbonato de calcio (CaCO3). Primero cuando se colocó los reactivos en agua el único soluble fue la sal [fig. 1], y cuando se usó HCl junto con los reactivos insolubles en agua, el reactivo soluble en este fue el carbonato de calcio [fig.2].

1. 2.

Fig. 1: Solubilidad en Fig. 2: Solubilidad en HCl. H2O destilada.

Ensayo 1.B: Separación de los Componentes de una Mezcla

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Se utilizó una mezcla determinada Arena, NaCl y CaCO3 en una cantidad igual a 1g y se adiciono 5mL de H2O, con esto se asume que la sal presente en la mezcla se solubiliza en el agua y pasa a ser filtrado el cual se recoge en un beaker, dejando el CaCO3 y la arena en el papel filtro y posteriormente cuando se agrega HCl en el papel filtro se produce un filtrado de CaCO3 en HCl que se coloca en un beaker aparte quedando solo la arena en el papel filtro.

Se sometió los filtrados a calentamiento para evaporar tanto el agua como el HCl obteniendo así los componentes separados.

La cantidad que se obtuvo al final del ensayo fueron:

REACTIVO CANTIDAD (g)

SiO2 0.54

NaCl 0.24

CaCl2 0.21

CANTIDAD TOTAL 0.99

%ERROR= 1.00 g−0.99 g

1.00 g× 100 =0.01%

%SiO2 = 0.54 g1.00 g

× 100 = 54%

%NaCl = 0.24 g1.00 g

× 100 = 24%

%CaCl2 = 0.21 g1.00 g

×100= 21%

Separación de mezclas solido-solido

Ensayo 2

Se realizó una mezcla en un beaker de 1g de NaCl y 0.3g de I, se preparó cada componente adecuadamente, por medio de la balanza digital se calculó cada peso de los elementos y luego se ubicó encima del beaker una capsula de porcelana que con anticipación se le había adicionado agua fría para regular su temperatura. Luego al calentarse el beaker con esas sustancias en la cámara de extracción, se observó los vapores de yodo que tenía el vaso [fig. 3]. Por acción del agua fría contenida en la capsula se cristaliza el I [fig. 4]

3.

Fig. 3: I sublimandose.

4.

Fig. 4: cristalización del I.

Gramos antes de la sublimación

COMPONENTEPESO DEL

COMPONENTE (g)

NaCl 1

I 0.3

TOTAL 1.3

Gramos después de la sublimación

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COMPONENTEPESO DEL

COMPONENTE (g)

NaCl 0.85

I 0.36

TOTAL 1.21

%NaCl = 1.30 g−0.85 g

1.30 g× 100 = 0.35%

% I =0.36 g1.30 g

×100 = 27.70%

%ERROR = 1.21 g1.30 g

×100 = 93.08%

Separación de Mezclas Liquidas

Ensayo 3: Separación de líquidos inmiscibles

Para el desarrollo de este ensayo se utilizó el embudo de decantación y por ende se aplicó la técnica “Decantación”, se realizó una mezcla de 10 mL de H2O con 5mL de aceite, la diferencia de densidades de los dos líquidos fue notable, ya que el H2O quedo en la parte inferior porque es más denso y el aceite en la parte superior [fig. 5], y usando un embudo de decantación, aprovechando la diferencia de densidad se pudo separar la mezcla [fig. 6].

5.

Fig. 5: Mezcla H2O con Aceite.

6.

Fig. 6: H2O y aceite separados usando la técnica “Decantación”.

componente

Vol. del componente antes de la

decantación (mL)

Vol. del componente después de la decantación

(mL)

aceite 5 4.85

%ERROR= 5.00 mL−4.85 mL

5.00mL×100 = 0.03%

DISCUSION:

Ensayo 1 parte A:

Cuando se agregó agua a los tubos de ensayo que contenían los reactivos el único que se disolvió fue la sal esto ocurre porque la sal es un compuesto iónico y cuando se disuelve en agua las moléculas de agua separan los iones rodeándolos, el ion Cl- es rodeado por la parte positiva del agua que es el H, y el ion Na+ es rodeado por la parte negativa del agua que es el O. [12].

Posteriormente se utilizó HCl para los reactivos que no son solubles en agua en este caso fue el CaCO3 el cual se disolvió presentando efervescencia, produciendo CaCl2,

CO2 que escapa como gas y agua. [13]. Pero la arena fue la única que no se disolvió en ningún solvente anterior ya que siempre se mantuvo normalmente porque no posee propiedades similares a las de: NaCl o del CaCO3.

(Anexo 1, diagrama 1.a)

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Ensayo 1 parte B:

Después de haber comprobado que reactivos son solubles en agua y que reactivos en HCl se procedió a separar una mezcla de los reactivos examinados, primero se filtró con agua para separar la sal de la mezcla y por evaporación se obtuvo la sal, se puede decir que este es un proceso físico ya que no cambia las propiedades de los componentes de la mezcla. Después se filtró con HCl para obtener el CaCO3, en este caso se produjo una reacción química obteniendo como filtrado CaCl2 y agua, el CO2 escapa como gas, en este caso cuando se somete a calentamiento se evapora el agua dejando el CaCl2, obteniendo así finalmente lo esperado, una separación de las sustancias que componían la mezcla a separar.

(Anexo2, diagrama 1.b)

Ensayo 2

En este ensayo se realizó una separación de dos sólidos, que fueron el NaCl y I, que fueron mezclados en un Beaker y se llevó a cabo un proceso de separación en la cámara de extracción del Laboratorio, pero hubo un problema ya que este lugar estaba sucio y pues fue desagradable por eso, pero al llevar a cabo la Sublimación del I en el que: se lo hizo pasar directamente a estado gaseoso, (tomando un color violeta que poco a poco se iba haciendo menos fuerte), por medio de un calentamiento que se le proporciono, luego paso algo sorprendente con este gas y fue que regreso a estado sólido sin apariencia de estado líquido, al regresar a estado sólido se ubicó en la base de la capsula de porcelana que fue ubicada encima del beaker para facilitar la recepción del I, al llevar a cabo todo este proceso se obtuvo un I puro y el NaCl quedo depositado en el Beaker, así finalmente se obtuvo la separación de la mezcla de estos dos sólidos. El proceso para separar mezclas: “Sublimación”, es importante ya que por ejemplo al tener una mezcla de BaSO4 y NH4Cl (Solido cristalino blanco y el cloruro de amonio es una sal de amonio que tiene la propiedad de sublimarse al igual que el I, es muy importante y además facilita usar la técnica “Sublimación” ya que el objetivo será sublimar el cloruro de amonio y así ya se tendrá por separado los dos sólidos, de igual manera que paso con el I y el NaCl.

Ensayo 3

En este ensayo se realizó la separación de dos liquitos insolubles como lo son el agua y el aceite, primero al depositar los dos líquidos en un beaker se observó claramente como aun agitándolos estos no adquirían homogeneidad, posteriormente se los coloco en el embudo de decantación,( que es también usado para canalizar líquidos y materiales granulares en recipientes con bocas estrechas ), de acuerdo a la densidad de los líquidos estos se dividen en fases siendo el agua más densa que el aceite queda en el fondo del embudo, hay

que tener cuidado de no dejar pasar el aceite ya que esto produce error en los cálculos, además del aceite que queda en el adherido en el embudo que ya es agente de error. Con esta técnica de decantación también se puede decantar los componentes de la sangre la cual primero se somete a centrifugación, (La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es provista por una máquina llamada centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento de rotación que origina una fuerza que produce la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad. ), para precipitar los cuerpos como son los eritrocitos, linfocitos y plaquetas del plasma sanguíneo después puede decantarse la muestra, también la decantación puede aplicarse para separación de sólidos insolubles en un líquido, como lo es la arena en agua, piedras en agua, o también mezclas heterogéneas de dos líquidos insolubles, como por ejemplo el mercurio y el agua.

CONCLUSIONES

Se puede afirmar que la separación de la mezcla (ensayo 1) fue satisfactoria para comprobar que el porcentaje de cada componente concuerda aproximadamente con el peso de la mezcla, esto da a entender cómo se aplica el principio de conservación de la materia.

Las filtraciones pueden ser de tres tipos:

1ª.- Filtración ordinaria. Es la que se utiliza tan solo el papel de filtro y el embudo.

2ª.- Filtración en caliente. Se realiza igual que la ordinaria, salvo que se filtran los componentes en caliente para evitar que se separen las sustancias que están disueltas.

3ª.- Filtración por succión. Consiste en producir un vacío que succione a la disolución. Éste es el método más rápido, ya que se utilizan unos embudos especiales, llamados embudo Buchner o crisoles Gooch. Estos embudos son de porcelana y están provistos de una placa perforada.

Los métodos de separación utilizados en el experimento son los más comunes, así como la filtración y la decantación. Los métodos de separación son utilizados para obtener sustancias de una mezcla para que posteriormente sean utilizadas, también son útiles para aislar sustancias de una mezcla la cual este afectando a dicha mezcla.

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PRACTICA Nº 4

Se observó que en el momento que se colocó la mezcla de aceite con el agua, ellos son líquidos inmiscibles, porque a pesar de que se los agito durante un tiempo no se mezclaron y además el aceite quedo en la parte superior del embudo de decantación por lo que se puede deducir que la densidad del aceite es mucho mayor que la densidad del agua y para separarlos la decantación es una gran ventaja ya que permite separar de una manera sencilla los líquidos, saliendo de esta manera el líquido que queda en la parte inferior en este caso el H2O, y así se podrá separar muchos otros líquidos por ejemplo el aceite y la leche, gasolina y agua etc.

BIBLIOGRAFIA

[1]http://tiempodeexito.com/quimicain/05.html (30/04/14)

[2]http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/1101a1200/nspn1193.pdf (27/04/2013)

[3]http://www.ingurumena.ejgv.euskadi.net/r49-564/es/contenidos/informacion/aai_eia_bial/es_aai/adjuntos/12_FS_Acido_clorhidrico.pdf (27/04/2013)

[4]http://www.andesia.com/doc/quimicos/HojaSeguridad_Silica-Precipitada.pdf (27/04/2013)

[5]http://ssfe.itorizaba.edu.mx/securetec/webext/secure/hoja/CTR_COMPLETO/MSDS%20AGUA%20DESTILADA%20CTR.pdf (27/04/2013)

[6]http://www.lavidaencasa.com/RECETARIO/Alimentos/A-D/aceite.htm (28/04/2013)

[7]http://www.winklerltda.com/ficha.php?id_producto=1762 (27/04/2013)

[8]https://www.e-seia.cl/archivos/20090803.110105.pdf (27/04/2013)

[9]http://chemilio.mx.tripod.com/filtro.htm (30/04/13)

[10]http://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3n (30/04/13)

[11]http://quimicalibre.com/decantacion/ (04/06/09)

[12]http://www.edumedia-sciences.com/es/a646-disolucion-del-nacl-en-el-agua (05/05/13)

[13]http://juanrodriguezc.files.wordpress.com/2012/03/practica-5.pdf (05/05/13)

8

3 mL HCl

SiO2 CaCO3 NaC l

H2O DESTILADA

SiO2 CaCO3 NaC l

SE DISUELVE

× SE DISUELVE

√

SE DISUELVE×

SiO2 CaCO3

SOLUBLE

×

SOLUBLE

√

PRACTICA Nº 4

ANEXOS 1

Diagrama 1.A: Conocimiento de los componentes de la Mezcla

SE OBTIENE QUE

LUEGO ADICIONAMOS

+ 3mL

SE OBTIENE QUE

9

EMBUDO: 1g. De

SiO2, NaCl, CaCO3

H2O SE AGITA Y RESIBE FILTRADO EN BEAKER

SE CALIENTA EL PRIMER

FILTRADO Y SE OBTUVO

NaClSEGUNDO FILTRADO se adiciona 5mL HCl + CaCO3

CaCl2

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ANEXOS 2

Diagrama 1.B: Separación de los Componentes de una Mezcla

+ LUEGO

Luego Y

SE OBTIENE

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