PRACTICA 4: Métodos de separación de mezclas

1a. PARTE: CRISTALIZACIÓN

OBJETIVO:

Obtener un gran cristal de sulfato de cobre a partir de una disolución sobresaturada.

INVESTIGACIÓN: Explica en qué consiste la cristalización como método de separación y su uso en la industria. ¿Cómo se forman los cristales en la naturaleza?  

La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución, los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina , la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida.
 La cristalización es importante como proceso industrial por los diferentes materiales que son y pueden ser comercializados en forma de cristales. Su empleo tan difundido se debe probablemente a la gran pureza y la forma atractiva del producto químico sólido, que se puede obtener a partir de soluciones relativamente impuras en un solo paso de procesamiento. En términos de los requerimientos de energía, la cristalización requiere mucho menos para la separación que lo que requiere la destilación y otros métodos de purificación utilizados comúnmente.
En la naturaleza los cristales se forman debajo de la superficie de la Tierra. La creación ígnea se produce cuando los minerales se cristalizan a partir de fusión de rocas. La creación metamórfica se produce cuando los minerales se forman debido a la presión excesiva y al calor excesivo. Los minerales sedimentarios se forman por la erosión y la sedimentación. El agua, la temperatura, la presión y la buena fortuna, juegan un papel en la creación de cristales.

MATERIAL:      

• Sistema de calentamiento (soporte universal con anillo, tela de alambre con asbesto, mechero bunsen)
• 1 vaso de precipitado 250 ml
• Agitador
• Mortero con pistilo.
• 1 vaso desechable
• Hilo
• Masking tape.

SUSTANCIAS:

• Agua de la llave.
• Sulfato de cobre (II): su solubilidad es de 5 gr en 20 ml a 20ºC

PROCEDIMIENTO:

1. Calienta 20 ml de agua sin que llegue al hervor.
   Para que el sulfato de cobre se disolviera mas rápido se calentó el agua antes de llegar al hervor
   
   
   
   
   1. Pesa la cantidad NECESARIA de sulfato de cobre para hacer una disolución sobresaturada con el agua caliente; ya lista vacíenla en el vaso desechable.
   
   Se agregaron 7 gr de sulfato de cobre y después se enfrió
   
   
   2. Seleccionen un cristal pequeño y amárrenlo a un hilo. Cuando la disolución esté fría diseñen un mecanismo para que el cristal quede flotando en ella y déjenlo por varios días.
   
   Por ultimo se ato un cristal a la mezcla de sulfato de cobre
   
   
   3. Recuperen y saquen los cristales de sulfato de cobre que serán nuevamente almacenados. Permitan que el resto de la disolución se evapore para que rescaten lo más posible y no se desperdicie esta sustancia.
   
   
   
   
   OBSERVACIONES (IMÁGENES Y DESCRIPCIÓN):
   
   
   ANÁLISIS:
   1. ¿por qué es conveniente sembrar el cristal en una mezcla saturada y sólida?
   R: porque así purificamos el solido,porque se absorbe el el soluto
   
   
   2. ¿Hay alguna relación entre la cristalización que se lleva a cabo en la naturaleza y la que realizaron en el laboratorio?
   R:Si, al final obtenemos un solido puro
   
   
   3. Da 3 ejemplos de mezclas que existan en la vida cotidiana y que podrían separar a través de este método.
   -SAL
   -AZÚCAR
   -CHOCOLATE
   
   
   
   
   CONCLUSIÓN:
   Se suo el proceso de cristalización y como llevarlo a cabo, ademas de conocer algunos materiales que son cristales en la vida cotidiana
   
   
   
   
   2a. PARTE: EXTRACCIÓN Y CROMATOGRAFÍA.
   
   
   OBJETIVO:
   Aplicar los métodos de extracción y cromatografía en mezclas homogéneas.
   
   
   INVESTIGACIÓN: En qué consisten los métodos de extracción y cromatografía. Usos en la vida cotidiana.
   
   
   EXTRACCION
   
   
   En química, la extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interface. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a unatemperatura determinada, es constante
   
   
   CROMATOGRAFIA
   
   
   La cromatografía es un método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas, la cual tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes. Diferencias sutiles en el coeficiente de partición de los compuestos dan como resultado una retención diferencial sobre la fase estacionaria y, por tanto, una separación efectiva en función de los tiempos de retención de cada componente de la mezcla.
   
   
   MATERIAL:
   • Mortero con pistilo.
   • Embudo de plástico.
   • 2 Vasos de precipitado.
   • 2 Papel filtro (de los que se utilizan en las cafeteras eléctricas).
   • 1 Gis poroso color blanco.
   • Plumones de agua: negro, morado, rojo.
   • Cubrebocas.
   
   

SUSTANCIAS:

• Espinaca
• Acetona
• Agua

PROCEDIMIENTO:

1. En el mortero, machaquen 3 hojas de espinaca con un poco de acetona. Luego filtren la mezcla en el vaso de precipitado utilizando el embudo y el papel filtro.

 

2. Una vez que tienen la disolución de acetona y espinaca en el vaso, coloquen en el centro el gis de forma vertical y déjenlo reposar. Registren sus observaciones.

Poco a poco el colorante verde empezó a subir o ser absorbido por el gis y el papel

3. Por otro lado, en la tira de papel filtro, pinten en uno de los extremos puntos con los plumones separados por más de 1 cm entre uno y otro

4. Enrrollen el papel, formando un cilindro y colóquenlo en un vaso de precipitado que tenga un poco de agua. Dejen reposar y registren sus observaciones.

Primero, al colocarlo dentro del recipiente con agua, el papel empezó a absorver el agua deformando las manchas de plumón hechas anteriormente}

OBSERVACIONES (IMÁGENES Y DESCRIPCIÓN):

Los colores empezaron a deformarse y dividirse en otros colores

Por el lado, el gis y el papel absorvieron el colorante dividido en dos, el agua y el colorante.

Estos son ejemplos de la CROMATOGRAFIA

ANÁLISIS:

1. En el caso de las espinacas y la acetona ¿Qué propiedades ayudaron para poder separar los colores?
2.  

La densidad de las sustancias

3. En el caso del gis y los colores ¿Qué propiedades de la materia ayudaron a poder separar los colores?

La porosidad y la densidad

PRACTICA 3: ¿CUÁNTO ABSORBE? MEDICIÓN DE MASA Y VOLUMEN

PRACTICA 3: ¿CUÁNTO ABSORBE? MEDICIÓN DE MASA Y VOLUMEN.

OBJETIVO:

Determina la capacidad absorbente del poliacrilato de sodio y determinar la forma correcta de cómo podemos desecharlo.

INVESTIGACIÓN: Que es el poliacrilato de sodio, que usos tiene, qué protocolo se debe seguir para desecharlo y evitar que contamine tanto al ambiente.

El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros —CH₂CH(CO₂Na)— inventado por Robert Niles Bashaw, Bobby Leroy Atkins y Billy Gene Harper en el Basic Research Laboratory de la Dow Chemical Company. Es la sal del ácido poliacrílico, que se obtendría (teóricamente) de la neutralización del ácido con NaOH. También se le conoce como súperabsorbente

·         Nieve artificial: Este compuesto tiene la singular característica de parecerse a la nieve, mirando a simple vista, por lo que sirve para la creación de nieve artificial, que también sirve para hacer experimentos fáciles y sencillos. Para ello se necesita poliacrilato de sodio y agua, pero si se le añade sal se acaba desabsorbiendo el agua, aunque de forma lenta ya que tarda al menos una semana en perder toda el agua absorbida.

·         Secuestradores de iones en detergentes: Al unirse los elementos iónicos del agua dura, tales como el calcio y el magnesio, los tensioactivos de los detergentes funcionan de manera más eficiente.

·         Agentes espesantes: Para aumentar la viscosidad del agua en algunas aplicaciones. Se puede emplear como gelificante.

·         Recubrimiento: En el aislamiento de centrales eléctricas y cables ópticos que pudieran entrar en contacto con el agua.

·         Pañales absorbentes.

·         Toallas sanitarias.

·         Limpieza de residuos médicos de los hospitales.

·         Eliminación de agua en algunos combustibles como los utilizados en aviación.

·         Absorción de agua en fugas.

·         Diversos procesos químicos que requieren que se absorba agua.

·         Acondicionamiento de tierra en jardines para que retenga una mayor cantidad de agua .

MATERIAL:

• 1 pañal desechable.
• 1 frasco de boca ancha de 1 litro aprox.
• 1 balanza.
• 1 bolsa de plástico mediana.
• 1 agitador de madera o vidrio.
• 1 pipeta de 10 ml.
• Agua de la llave.
• Papel de baño o servilletas.
• Cubrebocas.
• Lentes.

PROCEDIMIENTO:

1. Coloquen el pañal dentro de la bolsa de plástico y rásguenlo para sacar el relleno de algodón. Demenucen el algodón dentro de la bolsa, sacudiéndola de vez en cuando. De esta manera, el polvo blanco cristalino de poliacrilato de sodio se acumulará en el fondo de la bolsa.

2. Pesen el polvo extraído con una balanza y determinen la masa de poliacrilato de sodio que contiene un pañal. Vacíen el polvo al frasco.

BOLSA Y POLIACRILATO: 5.5 g

BOLSA: 1.7 g

MASA: 3.8 g DE POLIACRILATO DE SODIO

3.    Midan 10 ml de agua con una pipeta y agréguenlos al polímero. Agiten suavemente con la varilla de vidrio hasta que el agua se absorba.

1. Continúen añadiendo 10 ml de agua cada vez. Usen el agitador para mezclar el agua y el poliacrilato y una tira de papel de baño para verificar que se absorbe el agua que agreguen. Recuerden registrar la cantidad de agua que añadan y describan cómo cambian las propiedades de la mezcla al agregar más líquido.

2. Cuando observen que la tira de papel de baño se humedece al tocar la mezcla, añadan el agua de 1 ml en 1 ml hasta que la tira de papel salga mojada.
   

3. Midan la masa final del poliacrilato de sodio ya hidratado y registren el resultado.

R: 185 g de la mezcla con agua

R: 183.3 g de la mezcla

R: 158 ml de agua

OBSERVACIONES (IMÁGENES Y DESCRIPCIÓN):

 este fue el resultado, 158 ml de agua en 3.8 de poliacrilato ahora convertido en gel

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

a.            Determinen el máximo volumen de agua que la masa de poliacrilato de sodio absorbe el pañal.

R: 158 ml por 3.8 g de poliacrilato de sodio

b.            Comparen sus resultados con los de otros equipos y expliquen las diferencias.

R:la mayor diferencia en cuanto al peso, fue por el hecho de que no todos los equipos sacamos la misma cantidad de poliacrilato de sodio

c.            Dividan el volumen total de agua absorbido entre la masa inicial del poliacrilato.  Esa cantidad es una medida de cuánta agua absorbe el polímero por unidad de masa (ml/g)

 R: 48.8 ml/g

d.            Analicen y evalúen sus posibles errores en la medición de masas y volúmenes durante el experimento. Propongan estrategias para mejorar las mediciones y qué otros instrumentos de medición les facilitarían el trabajo.

MANEJO DE RESIDUOS:Coloquen el pañal en el contenedor de basura inorgánica y desechen el poliacrilato de sodio de acuerdo al protocolo que investigaron.