LABORATORIO 2

Separación de mezclas Electrónica y Automatización Industrial

LABORATORIO 2SEPARACIÓN DE MEZCLAS

1. OBEJETIVOS:

Mostrar algunas técnicas de separación de los componentes de una mezcla.

2. MATERIALES Y EQUIPOS:

Trozo de papel de aluminio.

2gr de mezcla

Vasos precipitados

Soporte universal

Piceta

Rejilla con asbesto

Mechero Bunsen

Matraz

Embudo

Probeta graduada

Nuez doble

Agua destilada

Ácido clorhídrico

Papel filtro

Balón de gas

Vidrio de reloj

Varilla de vidrio maciza

3. INDICACIONES DE SEGURIDAD:

El documento ATS (), se encuentra anexado al principio del documento

1


Advertencias

Usar guantes de jebe para manipular el acido

Cumplir las normas de seguridad y el reglamento interno del laboratorio

4. FUNDAMENTOS:

Las Los

Separacion fisica

reacciones quim ica

M AT ERIA

Sustancia pura M ezclas

com puestos H2SO4,NaCl ,

H2O

Elem entos Hg, Cl, S, In Hom ogénea Heterogénea

M ism as propiedades en

todas las m uestras

Dos o m as fases cada una con propiedades

particulares

Com posicion variable

Com posición constante

2

Para protegernos de alguna reacción que pueda ocurrir en el experimento

Sirve para protegernos de algún incidente que se nos presente.

Use guantes de jebe para no tocar el acido


4.1 Una Mezcla.- Es una combinación física de dos o mas sustancias puras; se puede decir

que posee composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos

físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado.

4.1.1 Clasificación de las mezclas:

4.1.1.1 Mezclas heterogéneas.- Cuando constan de dos o mas 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 fedespato.

4.1.1.2 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 (solida, liquida o gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes.

4.2 La evaporación.- Es una técnica que nos permite recuperar una sustancia solida que

esta disuelta en un solvente. Puede realizarse calentando una solución con el mechero,

lo que proporciona un calentamiento fuerte y rápido; o en una plancha eléctrica o al

Baño maría para que el calentamiento sea suave en el caso de tener un solvente

orgánico como el alcohol y evitar que se prenda.

4.3 La filtración es una técnica común de laboratorio pero importante; consiste en separar

un solido que se encuentra como partículas o precipitadas en una solución, reteniéndolo

en un intermediario. Para realizar una filtración debe contar con tres elementos básicos:

un embudo, un vaso colector y un papel filtro. La filtración puede hacer uso de una

bomba de succión en cuyo caso será una filtración con vacío o puede ocurrir sin vacío,

esto es por gravedad.

4.4 El papel de filtro utilizado para precipitados que van a calcinarse debe estar libre de

cenizas; la porosidad del papel filtro debe ser adecuada, los poros deben ser pequeños

3


para que retengan las partículas pero no tanto como para hacer la filtración muy lenta.

El doblado del papel es un paso importante en esta técnica, el alumno deberá invertir

algo de tiempo en hacerlo de manera adecuada, doblándolo en cuatro para formar un

cono con una esquina rasgada a 2 cm del primer doblez. El ángulo del vértice del cono

es de 60° y debe ajustarse bien al embudo de vidrio. El embudo puede ser de vidrio de

50, 70 ó 100 mm de diámetro; puede tener el extremo como un tubo largo llamado

embudo de vástago largo pero también puede ser de vástago corto. Un vástago largo

permite acelerar la filtración. El vástago debe estar siempre con líquido y no con

burbujas, esto se logra con un buen plegado del papel de filtro y con su adaptación al

embudo.

4.5 El lavado de un precipitado consiste en añadir una cantidad pequeña del líquido de

lavado al precipitado, la mayor parte del cual debe quedar aún en el vaso.

4.6 La decantación es una técnica que consiste en dejar sedimentar un precipitado que se

ha formado en el transcurso de una reacción y luego separar el líquido sobrenadante,

esto es, decantar el líquido vertiéndolo a un vaso colector. Para lograr que el precipitado

este más compacto se puede someter a centrifugación colocándolo en una centrifuga.

HCl(4M)

lavar

Evaporacion

mezcla (NaCl, CaCo3, SiO2))

fase sol ida solucion acuosa

Sio2 + CaCl2(ac)

fi ltrado

SiO2 CaCl2(ac)

NaCl

H2O

Fil tracción

CO2

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5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

5.1.1 Se peso en la balanza analítica 2.00 gramos de la mezcla problema en un trozo de papel aluminio y se los puso en un vaso precipitado de 400 mL.

5.1.2 Se midió con ayuda de la probeta 10 mL de agua para luego adicionarlo al vaso precipitado de 400 mL, luego se estuvo agitando continuamente.

5.1.3 Se peso el papel filtro obteniendo una masa de 1.01 gramos, luego se filtro por gravedad a través de este papel filtro en un embudo y se recogió el filtrado en una probeta graduada.

5.1.4 Se peso una cápsula de porcelana obteniendo 34,75 gramos de masa, luego se añadió 5.00 mL del filtrado y se sometió al mechero para que así se pueda evaporar.

5.1.5 Luego tapar la cápsula con la luna de reloj que tiene una masa de 29,78 gramos.

5.1.6 Luego esperar a que el solvente en la cápsula se haya evaporado y el componente se quede seco, después se dejo enfriar para así no dañar la balanza y su masa fue de 1.81 gramos.

5.1.7 Se añadió más agua destilada al vaso precipitado con el fin de lograr la transferencia de todo el resto de mezcla solida al papel de filtro.

5.1.8 Luego se adiciono con una pipeta 10 mL de HCl al solido en el papel filtro.

5.1.9 Se lavó el papel de filtro con agua destilada utilizando el frasco lavador (piceta)

5.2 Cálculos.

5.2.1 Datos de los materiales previamente pesados luego de cada procedimientos

Material PesoCápsula de Porcelana 22.90 gVidrio de Reloj 44.53 gMezcla 2.00 gPapel Filtro 0.70 gPapel Aluminio 0.26 gTapa + mezcla 44.64 gPorcelana + mezcla 23.42 gPapel con solido 1.22g

Masa Inicial de mezcla (g)

Volumen (mL) de solución de NaCl

obtenida de filtración

Volumen (mL) de solución de NaCl

para evaporar

Masa de NaCl seco obtenido

% de NaCl que hay en la mezcla

2 00 g 8.2 mL 5 mL 1.26 g 63 %

5


Masa del papel filtro

Masa del papel del filtro + SiO2

Masa de SiO2

seco obtenido% de SiO2 que hay en la mezcla

% de CaCO3

que hay en la mezcla

0,7 g 1.22g 26% 11%

Aclaramos que para hallar el % de CaCO3 es por la diferencia de los demás dos

componentes, teniendo en cuenta que todo debe sumar 100%

Debemos considerar además que se debe descontar los pesos de la cápsula de

porcelana, vidrio de reloj, para poder hallar la masa de NaCl obtenida.

Las operaciones usadas en esta experiencia para separar los componentes de la mezcla son:

Evaporación

Filtrado

5.3 GESTIÓN DE RESIDUOS

Resultado de combinar CaCO3 con HCl tenemos como resultado CO2 que es

gaseoso y se disipa, mientras que el otro componente es una mezcla acuosa de

CaCl, que se ioniza en Ca++ y Cl- hasta estar en equilibrio, analizamos cada uno

de estos componentes, evaluamos su impacto al ambiente, y luego

determinamos cual es la mejor opción para eliminar y/o reciclar el producto de

tal manera que causa el menor efecto posible.

Del mismo modo hacemos el análisis Para el NaCl producto del filtrado y

secado, como también para el SiO2.

Producto Impacto ambientalCO2 Gas que se disipa al ambiente, componente importante para la fotosíntesis

de las plantas.H2O El agua es el componente más importante para el metabolismo de los seres

vivos.CaCl2 El cloruro de calcio se ioniza en Ca++ y Cl+ que son electrolitos importantes

en los seres vivos dado que actúan como buffers, reguladores de la presión osmótica, componentes importantes del huso y en sistemas de transporte activo de la célula.

SiO2 La sílice es uno de los componentes de la arena, y una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.

NaCl La sal es importante en el ser humano porque permite la regulación el ritmo del músculo cardiaco y permite que los impulsos nerviosos se transmitan.

6


Producto Estado Riesgo Acción de minimizarCO2 Gas Bajo NingunaH2O Liquido Bajo Se puede eliminar en el desagüeCaCl2 Acuoso Nulo Se puede eliminar en el desagüeSiO2 Sólido Nulo ReciclarNaCl sólido Nulo Reciclar

6. CUESTIONARIO:

6.1 Se tiene una mezcla de 20 gramos CaCO3, NaCl y SiO2, para separarla en sus componentes se le agrega agua y luego filtro (papel filtro de 1g) obteniéndose 20ml de solución. De esta solución se colocó el 60% en una capsula de porcelana para evaporación obteniéndose 8.3g de sólido. Al solido que quedo en el papel filtro se le agrega suficiente HCl para separar otro componente de la mezcla. Luego se procedió a enjuagar con agua al papel de filtro que contiene al tercer componente luego se llevo ala estufa hasta que seco el papel y su contenido. El papel fltro y su contenido seco pesaron 2.5g calcule el porcentaje en peso de cada uno de los tres componentes de la mezcla.

Solución:

Primero 1.3 gdeCaCO3

20→100 %8.3→x1 %x1%=(8.3)(100)

20=41.5%de CaCO3

Segundo 2.5 g−1 g (papel filtro )=1.5g de NaCl

20→100 %1.5→x2 %x2%=(1.5)(100)

20=7.5 % de NaCl

Tercero: la mezcla (CaCO3−NaCl )=SiO2

20−(8.3−1.5 )=13.2g deSiO2

20→100 %13.2→x3 %x3 %=(13.2)(100)

20=66 % de SiO2

6.2 El estaño existe en la corteza terrestre como SnO2. Calcule la composición porcentual en masa de Sn y O en SnO2

Solución:

O2=2(16)=32 Sn=119 → SnO2 = 151 uma

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Para el O 151→100 %32→x%

x%=(32)(100)

151=21.1920 % ≈21.2de O2

Para Sn 151→100 %119→x%

x%=(119)(100)

151=78.8079 %O2

6.3 Durante muchos años se utilizó el cloroformo (CHCl3) como anestésico de inhalación a pesar de ser también una sustancia toxica que puede dañar el hígado, los riñones y el corazón. Calcule la composición porcentual en masa de este componente.

C = 12uma H = 1uma Cl3=3(35.5)=106.5 uma

Entonces CHCl3= 12+1+106.5=119.5uma

Primero para el C.

119.5→100 %12→x1 %x1%=(12)(100)

119.5=10.04 % deC

Segundo para el H.

119.5→100 %1→x2 %x2%=(1)(100)

119.5=0.8368 % ≈0.84 % de H

Tercero para el Cl3

119.5→100 %106.5→x3 %x3 %=(106.5)(100)

119.5=89.12 % de SiO2

6.4 Todas las sustancias que aparecen enlistadas a continuación, se utilizan como fertilizantes que contribuyen a la hidrogenación del suelo ¿Cuál de ellas representa la mejor fuente de nitrógeno, basándose en su composición porcentual de masa?

Primero para Urea (NH2)2CO = 28 + 4 + 12 + 19 = 60 uma

60→100 %28→x%x%=(28)(100)

60=46.66 % de N

Segundo Nitrato Amonio NH4NO3 = 28 + 4 + 48 = 80 uma

8


80→100%28→x%x%=(28)(100)

80=35 %N

Finalmente podemos decir que el amoniaco es mejor por tener mayor composición de nitrógeno en su masa

6.5 La fórmula de la herrumbre se puede representar como Fe2O3 ¿Cuántos moles de Fe esta presentes en 24.6g del compuesto?.

Solución: Fe2= 2(56) = 112 O3= 3(16) = 48

Fe2O3 = 112 + 48 = 160 g

1mol→160 gx mol→24.6 gx=(24.6 ) (1 )

160=0.15375mol

x=0.15mol

6.6 Con frecuencia se usa fluoruro de estaño (II) (SnF2) a los dentífricos como un ingrediente para evitar las caries. ¿Cuál es la masa de F en gramos existe en 24.6g de compuesto?

Solución: Sn = 119 F2=2(19)=38

SnF2 = 119 + 38 = 157 u

38→157 gx→24.6 gx=(24.6 ) (38 )

157=5.95 g

x=5.95 g

6.7 ¿Cuál es la diferencia en reacción química y ecuación química?

La reacción química es una transformación que implica un cambio en las propiedades para dar productos de reacción mientras la ecuación química es una representación de reacción química

6.8 La fermentación es un proceso químico complejo que se utiliza en la manufactura de los vinos, en la que la glucosa se convierte en etanol y dióxido de carbono:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

glucosa etanol

Si se empieza con 500,4 g de glucosa ¿Cuál es la máxima cantidad de etanol, en gramos y en litros, que obtendrá atravesó de este proceso? (densidad del etanol= 0,789 g/mL)

Solución:

C2O4=4(16)+2(12)=88u C4H10(OH)2=4(12) + 10(1) + 16 + 2(1)=92u

88 + 92 = 180

9


180→92g500.4→x gx=(500.4 ) (92 )

180=255.76 g

x=255.76

Densidad del etanol = 0.789 g/ml

d=mv

0.789=255.76v

v=255.760.789

=324.15ml

v=0.324 L

6.9 Durante muchos años la recuperación de oro es decir, la separación de oro de otros materiales implico el uso de cianuro de potasio.

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O →4KAu (CN)2 + 4KOH

¿Cuál es la mínima cantidad de KCN, en moles, que se necesita para extraer 29g (alrededor de una onza) de oro?

Solución: se tiene 4 mol de oro = 8 mol KCN además 1 mol de oro es igual a 197g entonces 197(4) = 788g

788 Au→8mol KCN29 g Au→xmol KCNx=(29 ) (8 )

788=0.2944mol KCN

x=0.29mol KCN

6.10 Considere la reacción

MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Si reaccionan 0,86 moles de MnO2 y 48.2 g de HCl, ¿Cuál de los reactivos se consumirá primero?

Solución:

4HCl = 4(1+35.5)=4(36.5)=146g y MnO2= 55 + 16(2) = 87

1mol→1460.86→xx=(0.86 ) (146 )

1=125.56

x=125.56 g HCl

Se consume mas rápido el ácido clorhídrico por tener menos masa

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6.11 La nitroglicerina es un explosivo muy potente. Su descomposición se puede representar por;

4C3H5N3O9 → 6N2 + 12CO2 + 10H2O + O2

Faltan datos

11


7.- CONCLUSIONES:

8.- BIBLIOGRAFIA:

Guía de laboratorio Tecsup

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio_%28IV%29

Montoya Jaime Práctica sobre técnicas básicas de laboratorio. Recuperado de http://www.monografias.com/trabajos34/practica-laboratorio/practica-laboratorio

http://www.ehowenespanol.com/dioxido-silicio-sobre_40663/

http://www.quiminet.com/articulos/el-uso-del-carbonato-de- calcio-en-la-industria-42413.htm

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http://www.quiminet.com/articulos/el-uso-del-carbonato-de-calcio-en-la-industria-42413.htm

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http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio_(IV)

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