Métodos De Separación De Mezclas

Objetivos

 Que el alumno utilice y observe los métodos para separar, los diferentes tipos de mezclas más utilizados en el laboratorio.

 Sea capaz de separar los componentes de una mezcla problema dada por el profesor, aplicando uno o varios de los métodos realizados en esta práctica.

 Que el alumno entienda el concepto de mezcla y compuesto.

Introducción

Dentro de los diferentes fenómenos que se observan en la naturaleza están aquellos relacionados con las mezclas y los compuestos, pero es necesario definir la diferencia entre mezcla y compuesto. Un compuesto es una sustancia que surge de la unión química, en proporciones definidas, de dos o más elementos. Mientras que una mezcla se define como la unión física de dos o más sustancias en proporciones variables.

Las mezclas se clasifican en:

 Homogéneas: cuando presenta una sola fase, es decir, cuando no se pueden distinguir los componentes de la mezcla. También es conocida como disolución.

 Heterogéneas: cuando se distinguen los diversos componentes presentándose dos o más fases.

El hecho de que una mezcla surja como resultado de una unión física nos expresa que sus componentes mantienen sus propiedades originales aun cuando se encuentren combinados y que, en caso necesario, pueden separarse mediante métodos físicos.

Dependiendo de las características físicas de la mezcla y sus componentes se puede separar utilizando la variada gama de métodos de separación. Dichos métodos son:

Para sólidos insolubles

Filtración por gravedad: se hace pasar la mezcla a través de papel filtro en un embudo. El filtro retendrá las partículas sólidas y permitirá solo el paso del líquido hacia el matraz Erlenmeyer.

Filtración al vacío: la mezcla se vierte a través de un papel filtro en un embudo Buchner. El sólido se retiene en el filtro y el líquido es arrastrado a través del embudo hacia el matraz kitasato colocado debajo, por un vacío que se crea en este último.

Centrifugación: se aplica a la mezcla una fuerza centrífuga utilizando un aparato que gira a altas revoluciones obligando a las partículas sólidas a sedimentarse en el fondo del recipiente.

Para sólidos disueltos

Evaporación: se calienta la mezcla completamente hasta lograr que el líquido se evapore mientras que el sólido se queda a modo de cristales en las paredes del recipiente, de donde podrá ser recuperado.

Extracción (decantación) : utilizada para separar mezclas cuyos componentes se separan en fases perfectamente delimitadas gracias a la diferencia de densidades. El método consiste en verter la mezcla en un embudo de separación y permitir que uno de los componentes (el de menor densidad) caiga en un recipiente colocado debajo del embudo.

Destilación: se basa en las diferencias de los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. El líquido más volátil (el que hierve a menor temperatura) se separa por la acción del calor, se condensa y se recoge perfectamente puro. Todos los componentes de la mezcla son recuperados con sus características originales.

Mezcla de sólidos

Sublimación: uno de los sólidos tiene la capacidad de pasar directamente del estado sólido al gaseoso (sublimación). Basta con calentar la mezcla hasta el punto de sublimación logrando así que los componentes se separen.

Diferencia de solubilidad: Consiste en separar varios solutos disueltos en un disolvente utilizando la diferencia de solubilidad de cada soluto en diferentes disolventes. Se añade un disolvente inmiscible (que no se disuelve) con el disolvente de la mezcla, los solutos se distribuyen entre los dos disolventes: alguno de los solutos será más soluble en el primer disolvente y otro de los solutos en el segundo disolvente. Posteriormente las dos fases se separan mediante otro método diferente.

Para este tipo de separación de mezcla se aplica la regla de solubilidad la cual, en términos generales, dice “semejante disuelve a semejante”. Es decir, para formar una solución de líquidos o sólidos en líquidos debe haber atracción entre soluto y solvente. Dicha atracción se da gracias a las fuerzas intermoleculares de ambas partes.

Material

1 anillo

1 embudo büchner con tapón horadado

1 piceta

1 matraz kitasato con manguera de hule

1 gradilla de 13 x 100

1 probeta de 25 mL

1 mechero bunsen

1 embudo de separación con tapón

1 tela de asbesto

1 cápsula de porcelana

1 vidrio de reloj

16 tubos de ensayo de 13 x 100

1 soporte universal

2 matraces erlenmeyer de 250 mL

1 espátula acanalada

4 vasos de precipitado de 150 mL

5 pipetas de 5 mL

3 vaso de precipitado de 250 mL

1 embudo de filtración rápida

1 agitador de vidrio

1 aparato de destilación simple QUITFIT

1 balanza granataria

1 bomba de vacío

4 papel filtro whatman # 42

1 tijeras

1 centrífuga

1 balanza analítica

1 pipeteador

4 charolitas para pesar

1 encendedor

1 par de guantes de asbesto

INSUMOS QUE DEBE LLEVAR EL ALUMNO (Es un requisito ingresar al laboratorio)

Arena

Hielo

1 marcador de tinta permanente

Reactivos

5 mL de una solución de Cu(NO3)2 al 2 %

60 mL de cloroformo (CHCl3)

2 g de Cu(NO3)2

10 mL de etanol

5 mL de una solución de yodo (lugol)

vaselina

3 g de Cloruro de sodio (NaCl)

0.5 g de naftaleno

10 mL de Disulfuro de carbono

2 g azufre en polvo

Técnicas o procedimiento

Resultados

Observaciones en los procesos

Sólidos Insolubles

Preparación de la mezcla

Al agregar arena al agua de la llave rápidamente se depositó en el fondo del matraz aun cuando ésta era agitada. La mezcla resultante fue considerada heterogénea. Después fue dividida en tres partes iguales.

Filtración por gravedad

Se utilizó el embudo de filtración rápida, papel filtro y un matraz Erlenmeyer para depositar el agua filtrada, se repitió el proceso hasta dejar limpio el matraz que contenía la mezcla.

Esta filtración duro 1 minuto y 50 segundos.

Filtración al vacío

Se utilizó el embudo buchner con papel filtro y el matraz kitasato conectado a la bomba de vació. Se encendió el equipo y se vertio la mezcla, ésta fue rápidamente filtrada gracias al vacío existente en el matraz kitasato. El proceso fue más rápido en comparación con la filtración por gravedad, el tiempo de filtrado fue de aproximadamente 10 segundos.

Centrifugación

Se vertió la mezcla en dos tubos de ensayo, ambos fueron pesados en la balanza granataria de tal forma que tuvieran el mismo peso. Se colocaron en la centrifuga de manera opuesta y después se encendió la máquina. Una vez que ésta alcanzara la velocidad máxima (3500 rpm) se dejó funcionando 5 minutos.

Sólidos Disueltos

Evaporación

Al momento de disolver los 2 g de sal en los 20 mL de agua destilada se observó que la sal se disolvió rápidamente. Se vacío la mezcla en la cápsula de porcelana y se empezó a calentar mediante el mechero se bunsen. Al minuto 3 aproximadamente la solución empezó a bullir. Se observó como la sal disuelta comenzó a formar cristales en los límites del agua. Finalmente el proceso termino cuando el agua se evaporo a los 11 minutos 44 segundos.

Extracción

Se mezcló en el embudo de separación 5 mL de nitrato cúprico (azúl) con 5 mL de yodo (café). Después de agitar se agregó 11 mL decloroformo (incoloro) obteniéndose una mezcla compuesta por dos fases, una fase de color morada acentada en el fondo y la otra de color café amarillento en la parte superior del embudo. Se abrió la llave del embudo hasta que la fase morada cayera completamente en el vaso de precipitado. Nuevamente se agregó al embudo 10 mL de cloroformo obteniéndose una nueva fase de color amarillo sobre otra color café, se dejó caer ésta en el precipitado hasta conservar la parte amarilla. Se repite el proceso tantas veces hasta lograr una fase color azul (nitrato cúprico) o parecida y otra incolora. En total se agregó 61 mL de cloroformo a la mezcla.

Destilación

Se utilizó el sistema Quit fit conformado por el matraz redondo, una T de destilación, el termómetro, el refrigerante, el codo de salida y el sistema de soporte (pinzas y soporte universal), además del mechero.

La solución (morada) de permanganato de potasio con agua fue calentada hasta lograr su ebullición, el agua se evaporó y pasó a través del refrigerante el cual la condensó (la corriente del agua en el refrigerante debió ir a contraflujo) y se dejó caer en el vaso de precipitados.

Mezcla de Sólidos

Sublimación

La balanza analítica fue utilizada para pesar los 0.5 g de NaCl y de naftaleno. Ambos se mezclaron y fueron depositados en un vaso de precipitado de 250 ml. Se colocó sobre el vaso una cápsula de porcelana con hielo para después ser calentada la mezcla en la campana de extracción. Después de un tiempo se vio como en la parte inferior de la cápsula de porcelana se cristalizaba el naftaleno.

Diferencia de solubilidad

En 4 tubos de ensayo se depositaron aproximadamente 0.1 g de nitrato cúprico previamente pesado en la balanza analítica. A cada tubo se le agregó 3 mL de un solvente diferente (agua destilada, etanol, disulfuro de carbono y cloroformo).

Se observó lo siguiente:

 Nitrato cúprico + agua destilada

...