Practica 3 Mezcalas homogeneas y heterogeneas PDF

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Práctica 3...

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Reporte de práctica 3 Mezclas homogéneas y heterogéneas”

Evalúa: Ing. Irma Rodríguez Hernández

Grupo: 1IM17

Sección B

PERIODO: 2021-2

Luis Octavio Pérez Vázquez Laboratorio de química de soluciones

Fecha de entrega: 21 de marzo de 2021

Objetivo general: •

Diferenciar los componentes de una mezcla binaria con base en las características de sus componentes, así como los procedimientos de laboratorio para la preparación de dichos sistemas.

Objetivos particulares: •

Identificar al soluto y al solvente como los componentes esenciales de una solución.

•

Realizar la preparación experimental de una disolución sin composición preestablecida y diferenciarla de una mezcla heterogénea. Actuar con responsabilidad ambiental en el uso y disposición de los materiales y reactivos.

•

Introducción: Una mezcla resulta de la combinación de dos o más sustancias puras en las que cada sustancia conserva su propia composición y propiedades. Casi cada muestra de materia que encontramos con frecuencia es una mezcla. El tipo de mezcla que se distingue con más facilidad es aquella cuyas partes no son uniformes. Este tipo de mezcla, en la que porciones distintas de muestra tienen propiedades diferentes distinguibles, recibe el nombre de heterogénea. Algunos Un corte de carne es una mezcla ejemplos que podemos mencionar son las mezclas de sal y heterogénea compuesta de grasa, carbón (en la cual los dos componentes de color diferente hueso y carne roja. Cada uno de estos componentes macroscópicos pueden distinguirse con facilidad a simple vista), el aire es a su vez heterogéneo. Por ejemplo, la carne está compuesta de brumoso (en el cual están suspendidas gotitas de agua) y una vasos sanguíneos, estructuras sopa de vegetales. Otro tipo de mezcla tiene propiedades proteicas, tendones finos, etcétera. uniformes en todas sus partes; esta mezcla se describe como mezcla homogénea y también recibe el nombre de solución. Entre los ejemplos que podemos mencionar están las mezclas de sal y agua; algunas aleaciones, que son mezclas homogéneas de metales en estado sólido; y el aire (libre de niebla o materia corpuscular). El aire es una mezcla de gases y sus componentes principales son nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y vapor de agua. Sólo hay trazas de otros componentes en la atmosfera.

Una mezcla de hierro y azufre es una mezcla heterogénea

Al igual que cualquier mezcla, ésta puede separarse por medios físicos, como quitar el hierro con un imán.

Una característica importante de todas las mezclas es que pueden tener composición variable. (Por ejemplo, podemos preparar un número infinito de mezclas diferentes de sal y azúcar variando las cantidades relativas de estos dos componentes.) En consecuencia, si se repite un experimento utilizando mezclas de fuentes distintas se pueden obtener resultados diferentes, en tanto que el mismo tratamiento de una muestra pura siempre arrojará los mismos resultados. Desde el momento en que pudieron distinguirse las mezclas homogéneas de las sustancias puras y se desarrollaron métodos para separar mezclas y para estudiar las sustancias puras, se empezaron a obtener resultados consistentes. Esto dio como resultado propiedades químicas reproducibles, las cuales formaron las bases del progreso real en el desarrollo de la química.

Las mezclas pueden separarse por medios físicos porque cada componente conserva sus propiedades. Por ejemplo, se puede separar una mezcla de sal disuelta en agua evaporando el agua, con lo cual se recupera la sal en estado sólido. Para separar una mezcla de sal y arena, primero podríamos tratarla con agua para disolver la sal, luego separar la arena por filtración y entonces evaporar el agua para recuperar la sal sólida. El polvo de hierro muy fino puede mezclarse con azufre pulverizado para obtener lo que en apariencia parecería una mezcla homogénea; sin embargo, separar los componentes de esta mezcla es sencillo. El hierro puede separarse con un imán o se puede disolver el azufre con disulfuro de carbono, el cual no disuelve al hierro.

En cualquier mezcla, 1) la composición puede variarse y 2) cada componente de la mezcla conserva sus propiedades únicas. Imagine que tenemos agua fangosa de un río (una mezcla heterogénea). Primero podríamos separar el fango del líquido por filtración; luego, podríamos separar el aire disuelto calentando el agua. Los sólidos disueltos podrían separarse enfriando la muestra hasta que parte de ella se congele; en seguida se separa el líquido que no se congeló y a continuación se funde el hielo. Los demás componentes disueltos podrían separarse por destilación u otros métodos, y finalmente tendríamos una muestra de agua pura que no podría separarse por ninguno de los métodos físicos de separación. No importa cuál sea la fuente original del agua impura —el océano, el río Mississippi o jugo de fruta en lata—: todas las muestras de agua que se obtienen por purificación tienen la misma composición y, en condiciones idénticas, todas tienen las mismas propiedades. Cualquier muestra de este tipo recibe el nombre de sustancia, o bien sustancia pura. Una sustancia no puede descomponerse o purificarse por medios físicos. Una sustancia es un tipo particular de materia. Cada sustancia tiene propiedades características únicas que son diferentes de las de cualquier otra sustancia. Ahora cabe mencionar lo que es una suspensión química. Suspensión se denomina a las mezclas que tienen partículas finas suspendidas en un líquido durante un tiempo y luego se sedimenta . En la fase inicial se puede ver que el recipiente contiene elementos distintos. Se pueden separar por medios físicos. Algunos ejemplos de suspensiones son e engrud (agua con harin ) y la mezcla de agua con aceite Solución: también conocida como disolución, es la mezcla homogénea (una fase visible) que está formada por una ó más sustancias (solutos) disueltas en un disolvente; el componente activo es el soluto y presenta una composición uniforme en todos los puntos de la solución. Soluto: es el componente activo de una solución y normalmente está en menor proporción en masa; puede estar en cualquier estado de agregación (líquido, sólido o gaseoso) antes de pasar a formar parte de la solución. Disolvente: es el componente que incorpora al soluto en su estructura molecular; comúnmente está en mayor proporción en masa y también puede estar en cualquier estado de agregación, aunque los disolventes líquidos son los más comunes. También se conoce como solvente.

Tal como se indicó previamente las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Una mezcla homogénea es un tipo de mezcla en la cual no se distinguen sus componentes y en la que la composición es uniforme y cada parte de la solución posee las mismas propiedades. Una mezcla heterogénea es un tipo de mezcla en la cual es posible observar los componentes, como el agua y el aceite o las lámparas de lava.

El aire es un ejemplo de una mezcla homogénea de las sustancias gaseosas: nitrógeno, oxigeno y cantidades menores de otras sustancias. La sal, el azúcar, y numerosas sustancias se disuelven en agua formando mezclas homogéneas. La tabla a continuación muestra las principales propiedades de las familias de mezclas.

Solución Homogeneidad de la mezcla

Tamaño de la partícula Estabilidad física

Efecto Tynda Se separa po centrifugació Se separa po decantació

Sí

Coloide Homogénea a la vista, pero heterogénea bajo un microscopi Entre 1 nanómetro y 1 micrómetr Sí

No No

Sí Sí

No: precisa de agentes estabilizantes Sí Sí

No

No

Sí

Homogénea

< 1 nanómetr

Dispersión gruesa Heterogénea

> 1 micrómetro

Una solución química es la mezcla homogénea de una o más sustancias disueltas en otra sustancia en mayor proporción. Está compuesta por soluto y solvente; El soluto es la sustancia que se disuelve y el solvente la que lo disuelve. Las soluciones químicas pueden presentar los tres estados de la materia: líquida, física y gaseosa. A su vez, sus solutos y sus solventes también pueden presentar esos tres estados. La mezcla del alcohol en el agua, por ejemplo, es una solución líquida de soluto y solvente líquido. El aire está compuesto de nitrógeno, oxígeno y otros gases resultando en una mezcla gaseosa. Por otra parte, las amalgamas de un soluto sólido como el oro con un solvente líquido como el mercurio da una solución sólida. La concentración químic determinará en unidades físicas de peso, volumen o partes por millón (ppm) el porcentaje que el soluto presenta en la solución. La concentración de soluciones se expresa a través de su molaridad (mol/lt), molalidad (mol/kg) y fracción molar (mol/mol). El conocimiento de la concentración en una solución química es importante, ya que, determinará la cantidad de soluto y solvente presentes para determinar los factores de cambio y recrear la solución para su uso o estudio posterior. Los tipos de soluciones químicas se dividen en grado de solubilidad del soluto en la solvente llamada también disoluciones.

Las disoluciones pueden ser diluidas, concentradas o saturadas: •

• •

Las soluciones diluidas presentan un bajo porcentaje de soluto en relación al solvente. Las soluciones concentradas tienen un gran porcentaje de soluto en el solvente. Las soluciones saturadas son aquellas que no admiten más soluto en el disolvente.

En química, el soluto y el solvente son dos de los componentes de una solución. El soluto es la sustancia (sólida, líquida o gaseosa) que se disuelve en el solvente para producir una mezcla homogénea conocida como solución.

El soluto es la sustancia que se disuelve en una solución. Por lo general, el soluto es un sólido (pero también puede ser una sustancia gaseosa u otro líquido) que se disuelve en una sustancia líquida, lo que origina una solución líquida. En la solución, el soluto suele encontrarse en menor proporción que el solvente. Una característica importante del soluto es su solubilidad, es decir, la capacidad que este tiene para disolverse en otra sustancia. Ejemplos comunes de solutos sólidos son el azúcar o la sal que, al mezclarse con agua, forman una solución azucarada o salina respectivamente. También hay solutos gaseosos, como el gas carbónico, que, al juntarse con agua, forma una solución de agua carbonatada. Asimismo, hay solutos líquidos como, por ejemplo, el ácido acético que, mezclado con agua, produce vinagre. El solvente, también conocido como disolvente, es la sustancia en que se disuelve un soluto, generando como resultado una solución química. Generalmente, el solvente es el componente que se encuentra en mayor proporción en la solución. El solvente más común es el agua, pues actúa en gran cantidad de sustancias como disolvente. Así, en una solución de agua azucarada, el agua es la sustancia que disuelve el azúcar. Un ejemplo de solvente distinto del agua sería el hierro fundido que, al ser mezclado con carbón, da como resultado, al solidificarse, una sustancia conocida como acero. Un caso de solución gaseosa, por otro lado, sería el aire, en cuyo solvente predomina principalmente el nitrógeno, y en el que se encuentran otras sustancias como el oxígeno y, en menor proporción, el argón.

Una disolución es la mezcla homogénea de dos o más componentes que no reaccionan entre sí y que se encuentran en proporciones variables Las disoluciones tienen dos elementos: un solvente o disolvente, que es en el que se disolverá el soluto, y que generalmente está presente en mayor proporción. Por su parte, el soluto, es el compuesto que se disolverá en la mezcla El término disolución proviene del latín dissolutĭo, que alude a la acción y efecto de disolver. En términos generales, una disolución presenta algunas características distintivas: •

Tiene un soluto y un solvente.

•

En una disolución, los componentes no se pueden separar por centrifugación ni filtración. En cambio, la cristalización y la destilación permitirían obtenerlos.

•

Cuando el soluto se disuelve, pasa a formar parte del solvente. Por ejemplo, cuando el azúcar se disuelve en el agua, se convierte en parte de la mezcla.

•

En una disolución, el volumen total es diferente a la suma de volúmenes de sus componentes. Esto sucede porque no son aditivos.

•

Las proporciones de solutos y solventes se mantendrán iguales.

•

Las proporciones de soluto y disolvente son variables, pero dentro de ciertos límites, que la mezcla entre los componentes depende de la solubilidad de los mismos (cantidad de soluto que puede mezclarse con el solvente). Por ejemplo, una cuchara de azúcar puede disolverse en un vaso de agua, pero no ocurrirá lo mismo si a la misma cantidad de agua le agregamos un kilo de azúcar.

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Al agregar un soluto a un disolvente, las características originales del segundo se modifican: disminuye su presión a vapor, su punto de congelación, y aumenta su punto de ebullición.

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En una disolución, las características químicas de sus componentes.

Diagrama de Bloques:

Actividades previas: •

Describe con detalle el procedimiento y material de laboratorio para disolver unan muestra sólida o líquida en un disolvente líquido, como agua o alcohol. Preparación de 50 mL de disolución de 𝐻 𝑆𝑂 0.100 M Material ▪

1 vaso de precipitados de 100 mL ▪ 1 vidrio de reloj ▪ 1 embudo ▪ 1 matraz aforado de 100 mL Reactivo

▪ ▪ ▪

1 varilla de vidrio 1 bureta Frasco lavador con agua destilada

❖ 𝐻 𝑆𝑂 Procedimiento:

Para preparar la disolución diluida de ácido sulfúrico, se toma un matraz aforado de 50 mL perfectamente limpio, se le añade agua destilada hasta aproximadamente la mitad del volumen y después en una vitrina o campana extractora de gases, añadimos el volumen calculado de 𝐻 𝑆𝑂 concentrado, midiéndolo con una bureta. Se añade más agua destilada y al final se completa gota a gota con agua destilada hasta la línea de enrase del matraz aforado con la ayuda de un cuentagotas o una pipeta Pasteur, se pone el tapón y se agita volteándolo varias veces para conseguir una disolución homogénea.

•

Define y ejemplifica los conceptos sistema de dispersión, emulsión, suspensión y coloide. Sistemas Dispersos: Un sistema disperso es una mezcla entre dos o más sustancias, ya sean simples o compuestas, en las cuales existe una fase discontinua. Son sistemas en los que una sustancia está dispersada dentro de otra sustancia. Las dispersiones pueden ser homogéneas o heterogéneas; la fase dispersa, típicamente alguna partícula, puede ser o no distinguida del medio en el que se dispersa. • • •

Están constituidos por dos o más sustancias puras, unidas físicamente, (mezcladas). Pueden separarse por métodos físicos. Sus componentes conservan sus propiedades.

Emulsión Se entiende por emulsión química o simplemente emulsión a la unión más o menos homogénea de dos líquidos inmiscibles, o sea, que no se mezclan totalmente el uno con el otro. Las emulsiones consisten en la dispersión de un líquido en otro, ambos en diferentes fases líquidas. Forman lo que ordinariamente se conoce como un coloide. Si bien estos dos términos se usan de manera indistinta, las emulsiones se diferencian de otros coloides porque se componen siempre de fases líquidas. Estas dos fases que componen una emulsión son siempre distintas y se clasifican en: ▪

▪

Fase continua La fase que es predominante a la otra, o sea, aquella dentro de la cual se dispersa uno de los líquidos que componen la emulsión. También se le denomina “fase dispersante”. Fase dispers . La fase que es minoritaria frente a la otra, o sea, que se dispersa dentro de la fase dispersante.

Las emulsiones pueden ser de distinto tipo: ▪ ▪

▪

Emulsiones directas Emulsiones que combinan una fase dispersa lipofílica (atraída por las grasas) y una fase continua hidrofílica (atraída por el agua). Emulsiones inversas Emulsiones que combinan una fase dispersa hidrofílica y una fase continua lipofílica, o sea, al revés de las directas. Emulsiones múltiples Emulsiones que presentan como fase dispersa una emulsión inversa y como fase continua un líquido acuoso.

Suspensión Una suspensión es un tipo de mezcla heterogénea constituida por pequeñas partículas de un sólido dispersas en un medio líquido en el que no pueden disolverse. El nombre “suspensión” proviene del hecho de que las partículas quedan suspendidas. Es decir, que el sólido no llega a disolverse en el líquido, incluso si se trata de partículas sólidas microscópicas. Todas las suspensiones, entonces, están conformadas por: ▪

▪

Fase dispersa Es la fase sólida. Consiste en partículas sólidas finas que son insolubles en el líquido o fase dispersante. Fase dispersante Es la fase líquida (también llamada continua o externa). Consiste en un líquido de carácter acuoso o graso.

Además, suelen contener tensoactivos, que son agentes dispersantes, cuyo rol es impedir que los sólidos se aglutinen o sedimenten; e incluso sustancias estabilizantes, que mantienen en equilibrio la suspensión.

Coloide Se denomina como coloide a las mezclas de sustancias que se encuentra entre las soluciones y las suspensiones y cuyas partículas tienen un tamaño entre los 10 y 100 nanómetros. La palabra coloide deriva del griego kola que significa “pegarse”. Por ello, cuando se hace referencia aun coloide es porque se está hablando de un conjunto de partículas que se caracterizan por la facilidad que tienen para unirse y por lo difícil que resulta separarlas.

Los coloides también reciben otros nombres como solución coloidal, dispersión o sustancia coloidales. ▪ ▪

•

Se identifican la fase dispersa y el medio dispersante. La fase dispersa es la sustancia que queda suspendida en otra llamada fase dispersante.

Ejemplifica tres tipos de soluciones (cada una en diferente estado de agregación), por medio de una ilustración, dibujo o fotografía.

Solución liquida (amalgamas)

Solución solida (latón)

Solución gaseosa (aire)

Bitácora: 1. Para la actividad # 1, diseñar y elaborar una tabla que especifique el tipo de mezcla y el sistema de dispersión obtenido. Diagrama de flujo de la preparación experimental de cada una de las mezclas, indicando en cada caso sus observaciones y resultados. Tubo 1 2 3 4 5 6

Soluto Azúcar Leche Arena Detergente Alcohol Aceite

Solvente Agua Agua Agua Agua Agua Agua

Tipo de mezcla Heterogénea Homogénea Heterogénea Heterogénea Homogénea Heterogénea

Tipo de dispersión Solución Coloide Suspensión Coloide Solución Emulsión

2. Para la actividad # 2, diseñar y elaborar una tabla que indique el soluto y el solvente de cada una de las soluciones preparadas. Diagrama de flujo de la preparación experimental de cada una de las mezclas, indicando en cada caso sus observaciones y resultados. Solución A B C D E F G H I J K L

Soluto 𝐵𝑎𝐶𝑙 𝐻𝐶 𝐶 𝐻 𝑂 𝑁𝐻 𝐶𝐻 𝐻 𝑆𝑂 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂 𝑀 𝑂𝐻) 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑁𝐻 𝑂𝐻 𝐶𝑎 𝐶𝑎𝐶𝑂

Solvente Agua Agua 𝐶 𝐻 𝑂𝐻 Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua

Tipo de mezcla Homogénea Homogénea Homogénea Homogénea Homogénea Homogénea Homogénea Heterogénea Homogénea Homogénea Heterogénea Heterogénea

Tipo de dispersión Solución Solución Solución Solución Solución Solución Solución Suspensión Solución Coloide Suspensión Coloide

3. Para la actividad # 3, diseñe una tabla que indique si hubo una reacción al combinar las soluciones correspondientes, sus observaciones y el tipo de mezcla obtenida como producto final. # Sustancia Sustancia Tipo de mezcla Reacción química 1 𝐵𝑎 𝐻 ...