Metodos de separacion de mezclas - Reporte 10 QG PDF

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Reporte experimental 10 de la clase química general....

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Laboratorio de Química General Reporte No. 10 “Métodos de separación de mezclas” Profesor Leonardo Álvarez Valtierra Autores Pineda Robles J. D. & Monjaraz Carrillo N. G. 24 de Octubre del 2016

Objetivos ● Realizar una correcta separación de una mezcla a través de distintos procesos físico-químicos ● Conocer la diferencia entre dichos procesos físico-químicos y las características que deben de tener las sustancias a separar.

Introducción Una mezcla es una sustancia que está formada por varios componentes (dos o más), que no pierden sus propiedades y características por el hecho de mezclarse ya que no se produce una reacción química entre ellos. Existen dos clases de mezclas: ● Mezclas homogéneas: Son aquellas mezclas que sus componentes no pueden ser diferenciadas a simple vista. Las mezclas homogéneas de líquidos se conocen con el nombre de disoluciones y están constituidas por un soluto y un disolvente, siendo el primero el que se encuentra en menor proporción y además suele ser el líquido.

● Mezclas Heterogéneas: Son aquellas mezclas en las que sus componentes pueden ser diferenciados de una manera sencilla. Las mezclas vienen en muchas formas y fases. La mayoría de ellas se pueden separar de nuevo en sus componentes originales. El tipo de método de separación depende del tipo de mezcla que sea. A continuación se muestran los métodos para separar una mezcla. ● Tamización: Esta puede ser utilizada para la separación de mezclas sólidas, compuestas con granos de diversos tamaños. Lo que se hace es hacer pasar a la mezcla por varios tamices (tabla con agujeros de pequeño tamaño) ● Filtración: Esta técnica permite la separación de aquellas mezclas que están compuestas por líquidos y sólidos no solubles, es decir que los sólidos no se disuelven en el líquido. ● Separación magnética: esta técnica sólo es útil a la hora de separar sustancias con propiedades magnéticas de aquellas que no las poseen. Para esto, se utilizan imanes que atraen a las sustancias magnéticas y así se logran separar dichas sustancias de las que son innecesarias. ● Decantación: Decantar es dejar reposar la mezcla. Esta técnica sirve para la separación de líquidos que tienen diferentes densidades y no son solubles entre sí. En este proceso se requiere un embudo de decantación que contiene una llave para la regulación del líquido. Una vez decantada la mezcla (dejar en reposo) el elemento más denso irá al fondo y por medio del embudo de decantación, cuando se abre la llave y se permite el paso del líquido más denso hacia un recipiente ubicado en la base, quedando el líquido con menor densidad en la parte superior del embudo. ● Cristalización y precipitación: Esta permite la separación de un soluto sólido de que se encuentra disuelto en un disolvente. Se calienta la disolución para concentrarla, luego se la filtra y se la coloca en un cristalizador hasta que se evapore el líquido, quedando en forma cristalina. ● Destilación: Es útil para la separación de líquidos que son solubles entre sí. Lo que se hace es hervirlos y, como esto lo hacen a distintas temperaturas de ebullición, se toman sus vapores por un tubo para luego pasarlo al estado líquido nuevamente. Esto es posible gracias a que hierven en distintos tiempos. ● Cromatografía: Es la técnica para separar componentes de una mezcla, y su posterior análisis, basada en que las distintas sustancias que forman los componentes de una mezcla se dejan arrastrar a diferentes velocidades

sobre un soporte. El soporte puede ser papel, un gas, otro líquido, etc. Es un método físico de separación de componentes.

Materiales, reactivos y equipo ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Vaso de precipitados 100 ml Caja Petri Espátula Agitador magnético Probeta 10 ml Matraz Erlenmeyer 125 ml Bandeja para balanza Papel filtro poro abierto Embudo cristal

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Naftaleno Arena Hielo Na2SO4 Agua destilada Balanza Parrilla de calentamiento

Procedimiento A) Separación del Naftaleno de la arena 1. Se pesó un vaso de precipitados de 100ml para registrar el volumen y sea útil al momento de pesar la masa final. 2. Se pesó 1 g de arena, 1 g de sal y 0.3 g de naftaleno; se mezcló los componentes anteriores dentro del vaso de precipitados previamente pesado. 3. Se le agregó un agitador magnético, se colocó encima del vaso una tapa de la caja de Petri con hielo en ella. 4. Se colocó el sistema sobre la parrilla de calentamiento a máxima temperatura y en agitación media.

Imagen 1. (Izquierda) Sistema montado con el naftaleno en sublimación adherido a la pared del vaso de precipitados. (Derecha) El mismo sistema pasado el tiempo con el naftaleno en proceso de sublimación en un nivel superior del vaso de precipitados.

5. Se realizó un primer raspado del residuo de naftaleno contenido en la caja de Petri para acelerar el proceso de sublimación.

6. El sistema se colocó de nuevo en calentamiento y se detuvo el proceso hasta que no se observara más naftaleno en sublimación.

Imagen 2. (Izquierda) Se muestra el naftaleno antes de realizar el raspado en forma cristalina adherido a la pared del vaso de precipitados, vista interior en comparación a imagen 1. (Derecha) Naftaleno adherido a caja de Petri al finalizar la sublimación.

7. Se realizó un segundo raspado este residuo se colocó en una bandeja, junto con el residuo del primer raspado, para después ser pesado.

Imagen 3. Naftaleno resultante de ambos raspados provenientes de la sublimación.

B) Extracción del Cloruro de Sodio 1. Se le agregó al vaso de precipitados con la mezcla restante de arena y sal, 50 ml de agua destilada y se diluyó durante 3 minutos. 2. Se pesó un papel filtro y un matraz Erlenmeyer. 3. El papel filtro se colocó dentro de un embudo y este se colocó sobre el matraz. 4. Se pasó la mezcla de sólidos por el papel filtro, se lavó con un poco más de agua destilada hasta que el agua se encontrara en el matraz y la arena en el papel filtro.

Imagen 4. Papel filtro con arena después de la filtración. Ésta aún se muestra húmeda.

C) Secado de arena y Cloruro de Sodio 1. Se pesó un reloj de vidrio, en el cual se colocó el papel filtro en conjunto con la arena, y se llevó al horno a temperatura baja para remover el agua restante. En cuanto se encontró totalmente seco, se pesó el papel filtro con la arena. 2. La solución restante se calentó hasta dejar aproximadamente 10 ml de líquido, se le aplicó un raspado para acelerar la cristalización mientras estaba sumergida en un baño de hielo.

Imagen 5. (Derecha) Solución resultante de la filtración de la arena en ebullición, conteniendo agua purificada y cloruro de sodio. (Izquierda) Solución en la cual la mayoría del agua se evaporó, promoviendo que el cloruro de sodio se cristalizara.

3. Se dejó reposar la solución durante una semana, pasado el tiempo, se le realizó una filtración seguidamente se introdujo en el horno para remover el agua remanente; en cuanto estuvo seca, se pesó.

Imagen 6. Cristales de Cloruro de Sodio (NaCl)

Resultados Masa original

Masa resultante

Porcentaje recuperado % mm

Mezcla

2.305 g

2.155 g

93.50%

Naftaleno

0.301 g

0.225 g

74.75%

Arena

1.002 g

0.940 g

93.80%

Cloruro de sodio

1.002 g

0.990 g

98.80%

Discusión de resultados Todos los componentes se recuperaron en su mayor porcentaje, respecto al naftaleno hubo mayor pérdidas en comparación al cloruro de sodio y la arena. El naftaleno, por su volatilidad, fue más propenso al escape accidental, mientras que la arena y el cloruro de sodio tuvieron condiciones físicas mejor controladas, aún así se manejó un error sistemático por la variación en el uso de la balanza. Conclusión Para conseguir la separación de componentes, se usaron 3 tipos de separación de mezclas, filtración, sublimación, cristalización, estos métodos han funcionado puesto que los componentes de la mezcla tienen propiedades físicas diferentes. El naftaleno es el único que puede cambiar a estado gaseoso mientras que la sal es soluble en agua y la arena no; el agua atraviesa los poros del papel filtro, pero los granos de arena son demasiado grandes; el agua se evapora y la sal no. Por esto se concluye que aunque los componentes no han sido completamente recuperados, las pérdidas fueron insignificativas, haciendo exitoso el proceso de separación de mezclas.

Referencias 1. Hoja de datos de seguridad: Naftalina. Agosto 2014. Grupo Transmerquim. Página web: h  ttp://www.gtm.net/images/industrial/n/NAFTALINA.pdf 2. Hoja de datos de seguridad: Dióxido de Silicio. Junio 2016. Grupo Transmerquim. Página web: h  ttp://www.gtm.net/images/industrial/d/DIOXIDO%20DE%20SILICIO.pdf 3. Hoja de datos de seguridad: Cloruro de Sodio. Agosto 2014. Grupo Transmerquim. Página web: http://www.gtm.net/images/industrial/c/CLORURO%20DE%20SODIO.pdf...