Determinación De La Composición De Una Mezcla sólida

Universidad Simón Bolívar

Departamento de Química

Laboratorio de Química General I

Composición de una Mezcla Sólida

Yamel C. Lli P.

11-10531

Sección 1

Caracas, 13 mayo de 2013

Resumen

La práctica que se expone a continuación consiste en la separación de los componentes de 2,50 g una mezcla sólida de sal común o cloruro de sodio (NaCl), caliza o carbonato de calcio (CaCO3) y cuarzo o dióxido de silicio (SiO2), y adicionalmente en el cálculo del porcentaje de recuperación de la muestra. Dichos objetivos son muy importantes, ya que a menudo, en el laboratorio de química se deben separar mezclas en base a las propiedades de sus componentes.

Mediante un conjunto de técnicas tales como la filtración, el secado y la vaporización, y el uso de agua y ácido clorhídrico como solventes, fue posible separar los componentes y recuperar dos de ellos en su estado sólido.

Los resultados obtenidos sugieren que la mezcla estaba compuesta por 0,61 g de NaCl, 0,14 g de CaCO3 y 1,43 g de SiO2, lo que implica que se recuperó 2,23 g (89,2%) de la muestra inicial.

Introducción

En la química, el estudio de elementos y compuestos, y la producción de reacciones de distintos tipos, se realizan utilizando sustancias puras. No obstante, éstas suelen encontrarse de forma limitada en la naturaleza, apareciendo más comúnmente con un determinado grado de impurezas. Cuando esto sucede, se dice que la sustancia y sus impurezas constituyen una mezcla.

Las mezclas son combinaciones de dos o más sustancias en las que cada una conserva sus propiedades fundamentales. Si al igual que en la práctica que se expondrá a continuación, la composición es uniforme y no se distinguen a simple vista sus componentes, las mezclas se llaman homogéneas. De lo contrario, se llama heterogéneas.(1)

Las propiedades antes mencionadas facilitan la identificación de cada sustancia y se clasifican en físicas y químicas. Las primeras se pueden medir y observar sin que se modifique la composición o identidad de la sustancia, mientras que las segundas dependen de un cambio químico para poderlas evaluar.(1) La densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión, la estructura cristalina y la solubilidad, son sólo algunas de ellas.(2)

Asimismo, las propiedades fundamentales hacen posible la separación, mediante procesos físicos, de los componentes de las mezclas, ya que como éstas se conservan, sirven de base para la implementación de diversas técnicas.(1) Un ejemplo de esto es la técnica de destilación, en la cual se vaporizan y recondensan los componentes de la mezcla en función de sus puntos de ebullición.(2)

Otras técnicas habituales incluyen la sublimación, en la cual un componente pasa del estado sólido al gaseoso sin pasar por líquido bajo ciertas condiciones de temperatura y presión; la filtración, que consiste en "colar" un sólido o un precipitado presente en una mezcla sólido-líquido;(2) y el secado, donde se suministra calor de manera que sólo el agua presente en la mezcla se vaporice.(3) Éstos dos últimos procesos resultan ventajosos para la práctica actual debido a la naturaleza de las sustancias con las que se trabaja.

Si bien es cierto que todas estas técnicas son muy efectivas, en ocasiones el fin de obtener todos los componentes por separado no es el más eficiente, especialmente cuando sólo se quiere adquirir cierta información sobre la mezcla, como lo es la composición porcentual. Cuando esto sucede, se recurre a conceptos básicos de la química.

Existe un par de leyes pertinentes al caso: la primera es la Ley de Proporciones Definidas, que sostiene que cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación de masas constantes.(4) La segunda ley es la de proporciones múltiples, según la cual al combinarse dos elementos para originar distintos compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro que se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros sencillos.(5)

Existe además una fórmula de gran utilidad al realizar procesos de separación que permite calcular la cantidad recuperada de cada componente con respecto a la muestra inicial:

% r(A) = (mr(A) / mi)*100 (Ec. 1)

Donde A es un componente de la mezcla, mr es la masa recuperada y mi es la masa inicial de la mezcla.

Con base en estos conceptos, se puede proceder a realizar una serie de cálculos estequiométricos sencillos para determinar la masa de los componentes y posteriormente obtener el porcentaje de recuperación de la mezcla luego de haber sido ésta separada en sustancias puras.

Sección Experimental

Antes de realizar el experimento deben ser pesados un beaker (A) de 100 mL, un beaker (B) de 150 mL, un vidrio de reloj, un papel de filtro y una fiola.

Primeramente, se transfiere la mezcla de NaCl, CaCO3 y SiO2 al beaker A y se pesa el conjunto. Luego, se añaden 20 mL de agua destilada, se agita la mezcla y se deja reposar por 5 minutos.

Por otra parte, se coloca en un aro metálico sujeto por un soporte universal un embudo de filtración, de tal manera que su extremo tubular toque la pared del beaker B situado debajo (Fig. 1). Se introduce un filtro en el embudo y se vierte agua sobre este para que el papel se adhiera a las paredes de vidrio.

Seguidamente, se vierte la mezcla sobre el filtro haciendo que ésta resbale por una varilla de vidrio (Fig. 1). Luego se añaden 5 mL agua al beaker A con una piseta, se agita la mezcla y se vierte de la misma manera. De ser necesario, este proceso se repite hasta que no quede sustancia en el beaker A ni en la varilla. Cuando el nivel de agua en el filtro sea el mínimo, se añaden 5 mL de agua al sólido. Una vez que solo quede sólido en el papel, se coloca el beaker B con la solución de NaCl sobre una rejilla de asbesto en un trípode, se tapa con el vidrio de reloj y se enciende un mechero hasta la evaporación completa, momento en el que se suspende el calentamiento y se deja enfriar el conjunto para posteriormente

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