5- Separación de Mezcla- formato nuevo

Vista previa del material en texto

UNIVERSID DEL MAGDALENA
PROGRAMA DE INGENIERIA
LABORATORIO DE QUIMICA
	Código:
	
	
	Versión:01
	
	
	Vigencia desde: Julio de 2014
	
	
	Página:2 de 2
GUIA DE LABORATORIO 5
	FICHA DE IDENTIFICACION
	TEMA
	METODO DE SEPARACION DE MEZCLA
	ASIGNATURA O CURSO
	QUIMICA
	SEMESTRE
	I SEMESTRE 2022
	DOCENTE RESPONSABLE
	MARIBEL CARRILLO R.
	FECHA
	
	TIEMPO DE DESARROLLO
	2 HORAS
	N° ESTUDIANTES
	 GRUPO 17,18,19,20
	COMPETENCIAS: 
	· Al finalizar la practica el estudiante estará en capacidad de:
· Aplicar diferentes técnicas para la separación de mezclas homogéneas y heterogéneas
	PRECAUCIONES GENERALES: Al ingresar al laboratorio el estudiante debe tener en cuenta lo siguiente:
	· Tenga en cuenta el reglamento interno del laboratorio
· Aplique normas de bioseguridad de laboratorio 
· Dele el trato adecuado a simuladores, espacios, equipos, compañeros etc. 
· Maneje los asuntos de laboratorio con estricto sentido ético 
· Evite las bromas y tratamientos incorrectos al momento de su desarrollo 
· Recuerde! El laboratorio es un escenario de simulación de sus sitios de aplicación práctica profesional, por tanto merece todo su respeto y estricto sentido de responsabilidad!
	CONCEPTOS PREVIOS
	Antes de realizar esta práctica, el estudiante debe tener en su cuaderno de laboratorio lo referente a:
· Solubilidad
· Destilación 
· Propiedades de las sustancias a separar.
· Ficha de seguridad de los reactivos y disolvente a utilizar.
Además debe:
· Hacer los diagramas de flujo de los procedimientos y preparar las tablas de recolección de datos que necesitará según el trabajo propuesto (actividades experimentales). Debe incluirse las referencias empleadas.
· Leer con atención el marco teórico de esta guía.
	FUNDAMENTACION TEORICA:
	MEZCLAS
La materia suele clasificarse para su estudio en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque tienen composición fija, no pueden separarse por métodos físicos en otras sustancias más simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene constante. Una mezcla es una combinación física de dos o más sustancias puras, la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado. 
Las mezclas se clasifican en heterogéneas cuando constan de dos o más 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 pequeños granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y feldespato. Las mezclas homogéneas, usualmente llamadas soluciones, constan de una sola fase (región en la que todas las propiedades químicas y físicas son idénticas). Los componentes de una solución están tan íntimamente mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solución que se forma entre agua y NaCl.
En el laboratorio generalmente se requiere separar los componentes de una mezcla, bien sea para determinar su composición o para purificar los componentes y usarlas en reacciones posteriores. Las técnicas a utilizar dependen del estado general de la mezcla (sólida, líquida o gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes.
Técnicas de separación de mezclas
Para separar mezclas heterogéneas, por ejemplo sólido-líquido, sólido-sólido, o liquido-liquido se pueden utilizar técnicas tales como la filtración, la centrifugación o la decantación, la destilación, la cristalización y la magnética.
La filtración puede ser simple (por gravedad) y al vacío. La filtración por gravedad se realiza vaciando la mezcla sobre un embudo que contiene un papel de filtro. El líquido pasa a través del papel y el sólido es retenido. El embudo generalmente se soporta sobre un aro de hierro o sobre un trípode (figura 1).
 
 Figura 1. Filtración por gravedad
La filtración al vacío se utiliza cuando se requiere un proceso más rápido. En estos casos se utiliza un embudo Buchner, el cual posee una placa con huecos para soportar el papel de filtro (figura 2). Existen embudos Buchner de porcelana, vidrio y plástico. 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 está provisto de un anillo de caucho que encaja perfectamente en la boca de un erlenmeyer de tubuladura lateral. Cuando el líquido (filtrado) es importante, es conveniente colocar una trampa entre el erlenmeyer que recibe el filtrado y la trompa de succión, porque siempre existe el peligro de que el agua se devuelva y contamine el filtrado.
Figura 2. Filtración al vacío
La decantación es una técnica de separación que aprovecha la diferencia de densidades. Generalmente el sólido es más denso que el líquido por lo cual se deposita en el fondo del recipiente, mientras la parte superior del líquido queda prácticamente sin partículas del sólido y se puede retirar con facilidad. En los procedimientos donde el sólido requiere ser lavado para retirar algún producto soluble, es conveniente combinar la filtración con la decantación.
La separación magnética es proceso industrial que es utilizado para concentrar minerales que poseen diferencias en su susceptibilidad magnética, es decir, que responden en forma diferente ante la aplicación de un campo magnético.
De acuerdo con su susceptibilidad magnética los minerales pueden ser clasificados como:
Paramagnéticos: Son materiales que experimentan magnetización ante la aplicación de un campo magnético, algunos de ellos son: ilmenita (FeTiO3), Hematita (Fe2O3), Pirrotita-6C (Fe11S12).
Ferromagnéticos: Son materiales que experimentan alto paramagnetismo ante la aplicación de un campo magnético, algunos de ellos son el Fe y la magnetita (Fe3O4).
Diamagnéticos: son materiales que repelen el campo magnético, algunos de ellos son el cuarzo (SiO2), Feldespatos (K2O.Al2O3.6SiO2) y dolomitas (Mg,Ca(CO3)). 
Probablemente la mejor técnica para la purificación de un líquido es la destilación que consiste en calentar una sustancia líquida y dejar condensar sus vapores en un recipiente distinto del que se emplea en el calentamiento. La cristalización es usualmente el mejor método para la purificación de un sólido. En la destilación, las diferencias de volatilidad permiten la separación; en la cristalización, las diferencias de solubilidad permiten separar las moléculas entre sí o de los contaminantes.
La destilación es un método especialmente valioso a efectos de purificación porque puede aplicarse con relativa facilidad a gran cantidad de muestras líquidas; además, el único “reactivo” adicional que interviene en la destilación es el calor, el cual puede retirarse de la mezcla de reacción de una manera mucho más cómoda que un disolvente, de modo que la contaminación del producto es un problema mucho menor. Desde luego, nada de lo dicho es aplicable a un producto que sea inestable en su punto de ebullición y se descomponga; en este caso se aplica la destilación al vacío.
En el proceso de cristalización, las moléculas se depositan gradualmente de la disolución y se unen entre sí según una disposición ordenada (la red). A medida que los agregados de moléculas van siendo lo suficientemente grandes como para ser visibles, aparecen en forma de placas, agujas, etc. La gran simetría de esos agregados macroscópicos sugiere lo ordenada que es la red cristalina. Dado que las moléculas se depositan una tras otra de una manera ordenada, quedan excluidas las moléculas de forma o tamaño diferente. Las fuerzas que mantienen juntas las moléculas son ciertamente sutiles. Las moléculas que no tengan exactamente la misma clase y distribución de las fuerzas no entrarán en la red. Análogamente, quedarán excluidas aquellas moléculas que aun siendo similares en la estructura, sean menores omayores.
El punto de fusión de una sustancia pura dependerá de la fortaleza de las fuerzas intermoleculares. Cuando hay una impureza, el punto de fusión, por lo general, descenderá. Las impurezas corrientes son, el disolvente del que se ha recristalizado la sustancia, el agua del disolvente o de la atmósfera, los subproductos de la reacción empleada para formar el producto, y el material de partida inalterado. Estas son las sustancias que la recristalización ayuda a eliminar.
Una ventaja de la recristalización es que puede emplearse en un amplio intervalo de escalas. No es infrecuente recristalizar de 5 a 10 mg de material con unas cuantas gotas de disolvente y obtener así una forma pura. Análogamente, materiales tales como el azúcar (sacarosa) pueden recristalizarse a escala de toneladas antes de comercializarse. En el proceso de cristalización se puede recuperar el disolvente y reciclarlo. Existe una evidente ventaja económica en este proceso. En la industria de los fármacos, la cristalización es la técnica más común para obtener los materiales ultrapuros que se requieren para el uso clínico.
	METODOLOGIA
	A: Separación Magnética
En un vaso de precipitado de 250 mL mezcle arena y limadura de hierro (utilice un agitador de vidrio), observe como es esta mezcla y clasifíquela según sus conocimientos previos, luego vierta la mezcla en una hoja de papel blanco y acerque una lámina trasparente de acetato junto con un imán como se muestra en 
la figura1.
Figura 1. Procedimiento para la separación por medio magnético
 de una mezcla de arena y limadura de hierro 
Parte B: Separación cuantitativa de una mezcla de una proporción 3:1 de arena y NaCl
En un vidrio de reloj pese aproximadamente 3,0 g. de la mezcla y llévelos a un vaso de precipitados de 250 mL.
Adicione 50 mL de agua destilada, agite y filtre utilizando un papel filtro previamente pesado. Reciba el filtrado en un vaso de precipitado limpio y seco de 250 mL (antes ha debido pesar el vaso de precipitado). De esta manera obtiene el filtrado I.
Lave varias veces el residuo sobre el papel filtro con porciones de 2-3 mL de agua destilada, hasta que unas gotas de filtrado den prueba negativa con AgNO3 0,1%. Reciba estas aguas de lavado en el filtrado I. Agregue sobre el papel filtro tres porciones de 5 mL de etanol, recibiendo en un recipiente diferente al que tiene el filtrado I, para obtener el filtrado II.
Retire el papel filtro del embudo y extiéndalo sobre una cápsula de porcelana limpia y seca. Una vez seco el papel filtro y su contenido, llévelo a una estufa y caliéntelo hasta peso constante. Pese el papel filtro con el residuo y determine el peso de éste último.
El filtrado I se transfiere a una capsula de porcelana (previamente pesada) y se calienta hasta que todo el disolvente se haya evaporado. Una vez hecho esto, pese la capsula de porcelana con el residuo y determine el peso de éste último. 
 Parte C: Destilación simple:
Arme el aparato de destilación ilustrado en la figura 2., empleando un balón de destilación de 250 mL. Antes de tapar el balón coloque en él unos 100 mL de un refresco (gaseosa) oscuro y agregue 2 ó 3 perlas para ebullición o trozos de porcelana. Tape el balón y asegúrese de que todas las uniones estén herméticas. Abra la llave del agua que entra al condensador, e inicie el calentamiento en forma suave. Observe el ascenso de la temperatura en el termómetro.
Continúe la destilación hasta que hayan recibido unos 20 mL de destilado; suspenda entonces el calentamiento. ¿Se mantuvo la temperatura en ascenso durante todo el tiempo? Observe las características del destilado y pruébelo. ¿Qué sabor tiene? ¿Qué sustancia es? ¿Que quedó en el balón de destilación? ¿Hubo entonces separación? Explique. 
 
	RECURSOS A UTILIZAR EN LA PRÁCTICA (Equipos / instrumentos):
	MATERIALES QUE DEBE LLEVAR EL ESTUDIANTE:
Para esta práctica cada estudiante debe contar con los siguientes implementos de trabajo y seguridad:
-Cuaderno de laboratorio, bata blanca de laboratorio, guantes de nitrilo ajustables y gafas de seguridad de alta transparencia. -Materiales adicionales: Una lámina de acetato transparente, hoja de papel block (de fotocopia) y refresco (gaseosa) oscuro (por grupo). Guandolo ( una botella de 100 cc)
	MATERIALES QUE SERAN SUMINISTRADOS EN EL LABORATORIO:
 - Imán
- Vaso de precipitado de 250 mL	
- Papel filtro
- Limadura de hierro
- Embudo
- Arena
- Equipo de destilación simple (balón, termómetro, condensador, tapones).
- Perlas de ebullición
- Trípode 
- Capsula de porcelana
- Mechero
- Nitrato de plata (AgNO3) 0,1%
	PREGUNTAS
	1. Mencione por lo menos dos casos de industria en donde utilicen la separación por magnetismo. 
2. Cuáles son las propiedades que poseen el cloruro de sodio y el polvo de tiza que hacen posible su separación por filtración luego de mezclarlos con agua?
3. Podría recuperar cristales de azúcar de una solución empleando el proceso de filtración? Explique su respuesta.
4. ¿Cuál es la función de las perlas o trozos de vidrio durante la destilación?
5. Mencione por lo menos dos casos de industria en donde la destilación, constituya unas de las operaciones básicas.
6. Completa un listado de 20 compuestos orgánicos, como mínimo, que puedan purificarse mediante sublimación y da las condiciones de temperatura, vacío o no, etc.) en las cuales se realice el proceso.
	REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
	· Slowinsky, E.J., Wolsey, W.C., Masterton, W.L. Chemical Principles in the Laboratory. 8th ed. Brooks/Cole.
· Stamford. 2005.
· Taborda, M.E. Curso Práctico de Química General. Universidad del Magdalena. 2013. pp 59-63.
· Holum, J. Prácticas de química general, química orgánica y bioquímica. Limusa-Wiley. México. 1972.
https://www.youtube.com/watch?v=QwqF1dc6Sjg