Guía 3. Separación de mezclas

FACULTAD DE CIENCIASDEPARTAMENTO DE QUÍMICAAsignatura: Química General

Guía

3Título práctica de laboratorio:SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Integrantes: Código:

OBJETIVOS

Reconocer y diferenciar algunas clases de mezclas y emplear técnicas específicas para separarlas basadas en las propiedades físicas que exhiban sus componentes.

Generales:

Identificar las sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas (homogéneas y heterogéneas) a partir de sus propiedades físicas.

Diferenciar los mecanismos para separar las mezclas teniendo en cuenta sus características y aplicaciones.

Explicar situaciones hipotéticas relacionadas con las mezclas y los métodos de separación haciendo uso de los fundamentos teóricos que las sustentan.

Valorar la importancia de comprender la clasificación de la materia y los procesos de separación para una mejor descripción de los fenómenos que suceden en su entorno.

Específicos:

REFERENTES CONCEPTUALES

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1

2

3

Cambios y propiedades de la materia

Un cambio físico es un cambio en la forma de la materia, pero no en su identidad química. Los cambios de estado son ejemplos de cambios físicos.Disolver una sustancia en otra es un ejemplo de un cambio físico. Por ejemplo, se puede disolver cloruro de sodio en agua. El resultado es un líquido claro, similar al agua pura, aunque muchas otras de sus características son diferentes de las del agua pura. El agua y el cloruro de sodio retienen sus identidades químicas y se pueden separar por algún método que depende de los cambios físicos.

En los cambios químicos siempre se presentan reacciones químicas, en las cuales una o más sustancias son 1transformadas en otra o varias clases de sustancias. Estas nuevas sustancias difieren de la sustancia original en

propiedades químicas y composición. La corrosión del hierro y el quemar papel son dos ejemplos de cambios químicos. Los cambios químicos generalmente se evidencian por:

Ÿ � Cambio en las coloraciones. Ÿ � Liberación de energía, generalmente en forma de luz o calor. Ÿ � Liberación de gases. Ÿ � Aparición de precipitados. Ÿ � El cambio que ocurre es difícil de revertir.

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FACULTAD DE CIENCIASDEPARTAMENTO DE QUÍMICA

La materia

¿Es uniforme en todos sus

puntos?

Mezcla Heterogénea Homogénea

¿Tiene unacomposición

variable?Sustancia pura

Mezcla Homogénea(Disolución)

¿Puedesepararse en sustancias

mas simples?Elemento Compuesto

si

no

si

no

si

no

Figura 1: Clasificación de la materia.

La materia según su composición se puede clasificar en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras, a su vez pueden ser elementos y compuestos. Los elementos se componen de una sola clase de átomos y los compuestos de dos o más de estos, por ejemplo, el hierro (átomos de hierro) y el agua (2 átomos de hidrógeno y un átomo de

2oxígeno) respectivamente. La figura 1 resume la clasificación de la materia.Las mezclas se forman por la unión de dos o más sustancias puras donde cada una de estas conserva sus propiedades específicas. Se pueden presentar mezclas homogéneas y heterogéneas que se diferencian unas de otras teniendo en cuenta las fases que se observan. Así pues, una mezcla homogénea, también conocida como disolución, si bien puede tener varios componentes estos se unen de manera que se tiene una sola fase uniforme y en todas sus partes tiene las mismas características, por sus parte, la mezcla heterogénea presenta más de dos fases en las que se pueden identificar con facilidad en la mayoría de los casos sus componentes; el agua con sal, y el agua con aceite, son ejemplos sencillos de estos tipos de mezclas de manera respectiva.

Clasificación de la materia

Separación de mezclas

Debido a que cada componente de una mezcla mantiene sus propiedades, podemos separar una mezcla en sus componentes si aprovechamos las diferencias en sus propiedades. Si las mezclas son heterogéneas, habitualmente se usa la sedimentación, la decantación, la filtración y la imantación. Por ejemplo, una mezcla heterogénea de limaduras de hierro y limaduras de oro podría separarse de manera individual mediante el color del hierro y del oro. Un método menos tedioso sería utilizar un imán para atraer las limaduras de hierro, y dejar las de oro. Si las mezclas son homogéneas (disoluciones) los métodos suelen necesitar algo más de energía: destilación, evaporación, cristalización, etc.

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ACTIVIDADES PREVIAS4

Clasifique los siguientes materiales teniendo en cuenta los criterios de la tabla 1.1. [1,0/5,0]

3Observe las siguientes figuras y consulte sobre los métodos de separación de mezclas para completar la información solicitada.

2. [2,0/5,0]

Sustancias puras Mezclas

Elementos Compuestos Homogéneas Heterogéneas

Ÿ OroŸ Agua de marŸ Agua potableŸ AceroŸ LecheŸ Hielo

Ÿ AireŸ ArenaŸ AmoniacoŸ GrafitoŸ GranitoŸ Gas natural

Ÿ AzúcarŸ DiamanteŸ VinagreŸ BronceŸ SelenioŸ Azul de metileno

Tabla 1: Clasificación de la materia

Nombre del método de separación:

Explicación del método:

Propiedad física que fundamenta el método:




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Una mezcla preparada inicialmente con 110 mL de agua, 8,75 g de arena, 6,50 g de limaduras de hierro y 9,60 g de cloruro de sodio, se sometió a varios procesos de separación de sus componentes. Al finalizar la separación, se midió cada uno de los componentes y se obtuvo los siguientes datos: 95,02ml de agua, 9,45 g de cloruro de sodio, 6,42g de limaduras de hierro y 8,71g de arena.

Con la información anterior responda las preguntas 3 y 4.

Realice un esquema o diagrama donde muestre en forma lógica y secuenciada cada uno de los métodos de separación que se debieron emplear para separar la mezcla anterior.

3. [1,0/5,0]







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Complete la tabla 2 con los porcentajes de recuperación de cada uno de los componentes de la mezcla. Utilice la ecuación 1.

4. [1,0/5,0]

% de Recuperación = x 100 Gramos finales

Gramos iniciales (Ec. 1)

Componente de la mezcla

Cantidad (g o mL) % Recuperación(debe realizar el cálculo)Inicial Final

Agua

Arena

Cloruro de sodio

Limaduras de hierro

Tabla 2: Porcentajes de recuperación

Materiales y equipos

1 g Arena1 g NaCl1 g de limaduras de hierro50 mL de agua destilada3 mL de Etanol 90%2 mL de NaCl 1%

Reactivos

Materiales que debe traer el estudiante

Ÿ Elementos de bioseguridad (Bata, guantes de nitrilo, monogafas)Ÿ Toallas absorbentesŸ CalculadoraŸ 1 Sparkie morado (un dulce)Ÿ 10 mL de removedor de esmalte (para uñas)Ÿ TijerasŸ lápizŸ Regla

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS5

1. Probeta 25 mL 4. Beaker de 150 mL2. Vidrio de reloj1. Magneto (imán)1. Soporte universal1. Agitador de vidrio 1. Embudo de vidrio1. Capilar de vidrio1. Cápsula de porcelana1. Pipeta graduada de 10 mL1. Pipeteador

1. Embudo de decantación de 100 mL1. Pinza para crisol1. Aro metálico con nuez 1. Frasco lavador2. Papel filtro 1. Espátula1. Estufa1. Plancha de calentamiento1. Balanza digital


PROCEDIMIENTO6

Preparación de la mezcla a separar1.

Beaker de 150 mL

Mezclar

La cantidad depende de las indicaciones del profesor.Registre las cantidades indicadas en la tabla 3.

Arena(entre 0,5 y 1 g)

NaCl(entre 0,5 y 1 g)

Fe (Limaduras)(entre 0,5 y 1 g)50 mL Agua

3. Separación de los componentes de la mezcla

Soporte Universal

Aro con nuez

Papel filtro

Embudo de vidrio

PesarRegistrar masa

(Tabla 3)

Fijar embudo

2. Preparación del montaje para filtración

El montaje debe quedar como se muestra en la figura 2.

PARTE 1

Beaker de 150 mL(Vacío) Pesar

Registrar masa(Tabla 3)

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Filtrar

Lavar con agua

¿Quedó residuo en el

beaker?

Fase acuosa(Beaker 150 mL)

Papel filtro(con sólidos)

Secar en estufa(100°C x 30 min)

Imantación

Vidrio de reloj (Rotulado)

Si

La mínima cantidad posible.

No

No

No

No

¿Quedó con arena?

Limaduras de Fe Arena

¿Quedó con limaduras

de Fe?

Si

Si

PesarPesar

Mezcla


Soporte universal

Aro metálico con nuez

Embudo de vidrio

Papel filtro

Beaker

Figura 2: Montaje para filtración.

20

60

100

140

Evaporar

¿Quedó agua en lasparedes?

Si

Enfriar

No


Pesar

Entregue los materiales separados a el profesor (se pueden reutilizar).

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1. Separación de una mezcla por decantación

Beaker de 150 mL

5 mL Removedorde esmalte

Mezclar

5 mL agua

Embudo de decantación de 100 mL

Trasvasar

BIBLIOGRAFÍA

Ebbing, D. Gammon, S. Química general. 9a ed. 2010: Cengage Learning. 1160

Brown, T. LeMay, E. Bursten, B. Murphy, C. Química: la ciencia central. 11a ed. 2009: Pearson Education. 1240.

Métodos de separación de Mezclas. Accesible en URL: http://pcpi2castilloluna.wikispaces.com/file/view/P+-+Metodos+de+separacion+en+mezclas.pdf. Consultada el 09/02/2015.

1.

2.

7

PARTE 2

MezclarSeparar fases Solicite indicaciones al profesor

Abra la llave del embudo lentamente.

Disponga los residuos en el recipiente rotulado como “Solventes orgánicos”

PARTE 3

Papel filtro Recortar(6x3 cm)

Trazar líneas(con lápiz)

1 cm

0,5 cm

6 cm

3 cm

Papel filtro

Línea trazada con lápiz

Línea trazada con lápiz

Punto para siembra

Vidrio de reloj

1 sparkie ®

Mezclar(hasta decolorar)

0,5 mL agua

Retirar SparkieGuardar colorante

extraído(muestra)

1. Extracción de un colorante

2. Siembra de la muestra a separar

Sembrar muestra(con un capilar)

3. Separación cromatográfica

Beaker de 150 mL

3 mL Etanol 90%

Homogenizar

2 mL NaCl 1%

Tapar beaker(con vidrio de reloj. 3 min)

Papel filtro(con muestra)

Sumergir(borde inferior)

Destaparbeaker

Taparbeaker

Dejar “correr”fase móvil

Retirarcromatograma

Hasta la línea superior La línea de siembra DEBE quedar por encima del nivel de la fase móvil.

Disponga los residuos en el recipiente rotulado como “Alcoholes y fenoles”

Como se observa en la figura 3. Figura 3: Preparación del papel filtro

Observar

3.

Observar

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INFORME DE LABORATORIO

Integrantes: Código:


1. [0,7/5,0]

Complete la tabla 3 con los datos y resultados de los procedimientos de la PARTE 1.

Tabla 3: Medidas de la masa

Componente de la mezcla

Masa (g) % Recuperación(Debe realizar el cálculo. Utilice ecuación 1)Inicial Final

Arena

Cloruro de sodio

Limaduras de hierro

Ítem Masa (g)

Papel filtro vacío

Beaker de 150 mL vacío (utilizado en la filtración)

2. [0,5/5,0]¿Qué tipo de mezcla se presenta entre el agua y el removedor de esmalte y a qué se debe que la ubicación de las fases en la mezcla en el embudo de decantación? Explique.

3. [0,5/5,0]¿Qué ocurre a medida que asciende la fase móvil por el papel filtro durante la cromatografía? Explique.

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Si se hubiese empleado otro tipo de fase móvil ¿Los resultados del cromatograma serían los mismos? ¿Por qué? Explique.

4. [0,5/5,0]

¿Por qué la leche puede ser un sistema material heterogéneo si aparece totalmente homogéneo a simple vista? Explique.

5. [0,5/5,0]

3Una muestra de leche desnatada tiene una densidad de 0,9 g/cm y da la siguiente composición:En 100 ml de leche:Ÿ Proteínas: 3,2 g.Ÿ Hidratos de carbono: 4,6 g.Ÿ Grasas: 0,3 g.Calcule el porcentaje de cada uno de los componentes de la muestra de leche.

6. [0,5/5,0]

10/10


Clasifique los todos los materiales empleados en esta práctica de laboratorio teniendo en cuenta los criterios de la tabla 4.

7. [0,5/5,0]

Sustancias puras Mezclas

Elementos Compuestos Homogéneas Heterogéneas

Tabla 4: Clasificación de los materiales utilizados

¿Ocurrió alguna reacción química durante el proceso de separación de los componentes de la mezclas trabajadas? Explique.

8. [0,5/5,0]

[0,5/5,0]

[0,3/5,0]

9. CONCLUSIONES

10. BIBLIOGRAFÍA

1.

2.

3.

Guía 3. Separación de mezclas

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