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Guía de estudio para las prácticas de Síntesis del Sulfato de Bario y de Cristalización. Sulfato de Bario. Tipos de reacciones en fase acuosa. Reactivo límite y en exceso. Reacción en proporciones estequiométricas. ¿Qué es un precipitado? Cristalización. ¿Qué es la cristalización? (Como proceso de purificación de sustancia) ¿En qué propiedad física se basa? ¿Cómo debe ser la solubilidad del compuesto a purificar, en el solvente seleccionado, para poderse emplear el proceso de cristalización? ¿Y la del contaminante? ¿Qué son soluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas. Si la solución se ha enfriado y no se nota la presencia de cristales, mencione tres maneras de propiciar la formación de los mismos. Y el Cuestionario de la sección F de la Practica. UNEXPO-Luis Caballero Mejías. Departamento de Ciencias Básicas. Laboratorio de Química. Cristalización (Práctica 4) A. INTRODUCCIÓN La purificación de sustancias, así cómo, la determinación del grado de pureza de las mismas es de gran importancia para la industria química. Por lo general, las sustancias son comercializadas en tres niveles de pureza: industrial, técnico y farmacológico. Siendo este último el de mayor pureza debido a que es usado para la elaboración de medicamentos y alimentos, el cuál puede llegar a costar 100 veces más que el producto grado industrial. Existen varias técnicas para la purificación de sustancias, siendo una de las más sencillas la cristalización. Luego, se puede determinar si la sustancia es pura observando si su punto de fusión se corresponde con el reportado para esa sustancia. La cristalización es uno de los métodos más adecuado para la purificación de sustancias sólidas. En general, la cristalización se basa en el hecho de que la mayoría de los sólidos son más solubles en un solvente caliente que en frío, y que cada sustancia posee una solubilidad diferente en un solvente y a una temperatura dada. Si con una cristalización sencilla no se consigue la sustancia pura, el proceso se puede repetir (recristalización) empleando el mismo u otro solvente. El punto de fusión es una constante física de gran importancia porque además de identificar al sólido constituye un valioso criterio de pureza. Éste se define como la temperatura donde se cambia de estado sólido a estado líquido (se funde), y que tiende a ser constante con variaciones menores a un grado centígrado. Si se observa un gradiente de temperatura mayor (2 o más) grados, es señal de que la sustancia posee impurezas. Para la realización de esta práctica se debe tener conocimientos previos en: En qué consiste, en qué propiedad se basa el proceso de cristalización y cuáles son sus etapas. Saber detalladamente cada uno de los pasos que constituyen el proceso de cristalización (Elección del solvente, preparación de la solución, filtración al vacio, filtración de la solución en caliente, enfriamiento, separación de cristales, lavado y secado de cristales). Solución Insaturada, saturada y sobresaturada. Punto de Fusión. Punto de Fusión Normal. Punto de fusión mixto. Instrumentos para medición de puntos de fusión. Funcionamiento detallado. B. OBJETIVOS Aplicar las técnicas correctas en el proceso de purificación de sustancias por cristalización. Diferenciar entre una filtración rápida y una al vacío. Determinar el porcentaje de pureza de la muestra impura. Estudiar y determinar la temperatura o punto de fusión de diversas sustancias, incluyendo una muestra desconocida y un compuesto previamente purificado mediante cristalización. C. PARTE EXPERIMENTAL Esta sección consta de dos partes: La primera consiste en la cristalización de una sustancia impura y la segunda parte determinación del punto de función de sustancia PARTE I. CRISTALIZACIÓN DE UNA SUSTANCIA IMPURA. “PREPARAR ADEACUADAMENTE EL MATERIAL DE VIDRIO CON EL QUE SE VA A TRABAJAR, LAVANDOLOS CUIDADOSAMENTE SIN DEJAR RASTROS DE GRASAS O GOTAS ADHERIDAS A LAS PAREDES DE LOS MISMOS.” I.A SELECCIÓN DEL SOLVENTE: Tome 2 porciones pequeñas (la punta de la espátula) de la sustancia a cristalizar, pulverícela y añádala en igual número de tubos de ensayo. Ensaye con mucho cuidado la solubilidad de los solventes asignados de la siguiente forma: 1. Añadir el solvente poco a poco, con agitación continua. Cuando haya añadido alrededor de 1 mL., si es necesario agite con una varilla de vidrio, si es necesario. Si el solvente frío ha disuelto todo sólido, no es adecuado para la cristalización. ¿Por qué? Y anotar sus resultados. 2. Si no se ha disuelto todo el sólido, caliente suavemente la mezcla hasta que el solvente comienza su punto de ebullición, agitándolo. (No acerque la boca del tubo a la llama, pues los solventes orgánicos son inflamables); si se ha disuelto todo el sólido considérelo fácilmente soluble en caliente. Figura Nº2: Filtración al vacío Figura Nº1. Filtración rápida 3. Si no se ha disuelto, añada más solvente en porciones de 0,5 mL, calentando después de cada adición; si el sólido se ha disuelto en menos de tres milílitros del solvente caliente, puede considerarlo moderadamente soluble. I.B CRISTALIZACIÓN 4. Tomar un beacker de 100 mL, limpio y seco, proceder a pesarlo vacío. Anotar su valor en la tabla de datos. Después en el mismo beacker pesar entre 3 y 5 gramos de muestra impura. Anotar el valor, por diferencia de pesada usted sabrá cual es la cantidad exacta de muestra impura que se peso. 5. Pesar los papeles de filtro que le va a suministrar su profesor. Anotar el peso de cada uno e identificarlo. 6. Preparar el equipo de filtrado rápido que constará de: Fiola de 250 mL donde se recogerá el filtrado, un embudo de vidrio sin tallo y el papel de filtro plegado. (Ver Figura Nº1) 7. La forma de plegar el papel de filtro se muestra en la figura Nº3. 8. Disolver el sólido que se encuentra en el beacker, añadiendo 30 mL de solvente escogido por usted y caliente lentamente hasta ebullición mientras agita con la varilla de vidrio. 9. Dejar ebullir la solución que preparo usted de sustancia impura con el solvente elegido, durante un cierto tiempo, al disolverse por completo, filtre de inmediato en el equipo de filtrado rápido. 10. Tapar la Fiola con un vidrio de reloj y deje enfriar el líquido. Observe cuando se forman los cristales. En caso de que no ocurra la cristalización, raspe las paredes del recipiente o siembre un poco de la sustancia pura. 11. Preparar el equipo de filtrado al vacío (Ver Figura Nº2), el cual constará de: Un Kitasato, en el cual recogerá el filtrado. Un embudo Buchner provisto de papel filtrado humedecido.(Sin plegar), previamente pesado. Figura Nº 3. Plegado del papel de filtro. 12. Cuando el líquido con los cristales esté completamente frío, transfiéralo al embudo Buchner guiándose con la varilla de vidrio abra la llave de agua para provocar el vacío y filtre. 13. Lavar el resto de los cristales que quedan en la fiola con pequeñas porciones de solvente puro y filtrarlos también. 14. Continuar aplicando la filtración por algunos minutos, para eliminar la mayor cantidad posible de solvente. 15. Guardar los dos papeles de filtros con los cristales y las impurezas, doblándolo cuidadosamente para no perder nada del sólido filtrado y guárdelo en un sobre preparado por usted en el sitio que le indique el profesor. 16. En la próxima sesión de laboratorio, pese el papel de filtrado con su contenido y determine el peso de los cristales puros y el peso de las impurezas. D. TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES PARTE I. CRISTALIZACIÓN Valores Solvente seleccionado Masa de sustancia impura Peso del papel de filtro I Peso del papel del filtro II Masa del papel de filtro I con el contaminante Masa del papelde filtro II con los cristales seco Masa del contaminante Masa de los cristales Masa del compuesto de interés pérdida en la solución Porcentaje de pureza Porcentaje de rendimiento E. CÁLCULOS Y RESULTADOS 1. Describa el producto obtenido, compárelo con el material de partida y calcule el % de pureza. 2. Con los resultados obtenidos en las determinaciones de los puntos de fusión de la muestra conocida y cristalizada, compare estos con los valores reportados en la literatura. 3. Con el resultados obtenidos en las determinaciones de los puntos de la muestra desconocida, se decidirá, si es posible, cuál es esta la sustancia problema. Para ello compare sus resultados experimentales con valores de puntos de fusión reportados en la literatura. 4. En los resultados debe indicar el punto de fusión determinado por usted, el punto de fusión correspondiente encontrado en la literatura, la identidad de cada compuesto, así como otras propiedades físicas que pueda observar. F. CUESTIONARIO 1. ¿Cuáles son las características que debe cumplir un buen solvente para el proceso de cristalización? 2. Si usted tiene un compuesto cristalizable en agua, el cual esta impurificado con sustancias muy insolubles en agua, sustancias coloreadas solubles en agua y sustancias muy solubles en el mismo solvente: ¿Podría purificarlo por cristalización?, ¿Cómo lo haría? 3. Mencione dos métodos para provocar la cristalización, y explique en que consisten. 4. De acuerdo a la tabla siguiente diga si usted podría recristalizar los solutos A, B y C. JUSTIFIQUE SU RESPUESTA SOLVENTE AGUA BENCENO SOLUTO FRIO CALIENTE FRIO CALIENTE A i s i s B i i i s C i s i i i = insoluble, s = soluble 5. ¿Que ventajas tiene el agua como solvente para cristalización? 6. Cuando se filtra un sólido por succión, ¿Por qué se debe interrumpir la succión antes de cerrar la trompa de agua? 7. En el proceso de cristalización ¿Qué es aconsejable, enfriar la solución rápida o más bien lentamente? Explique su respuesta.
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