Practica 2 Mezcla De Soluciones

Introducción:

Definimos una mezcla como una combinación de dos o más sustancias diferentes, en las cuales cada una de ella conserva su propia identidad química. La composición de una mezcla puede variar ampliamente debido a que cada componente de la misma retiene sus propiedades fisicoquímicas.

Basándonos en este hecho podemos entonces, en muchos casos, separar una mezcla en sustancias componentes aprovechando los cambios físicos es un proceso durante el cual una sustancia cambia su apariencia física pero no identidad básica, por ejemplos los cambios de estado (cambios de fase) son cambios físicos.

En los cambios llamados también reacciones químicas una sustancia de partida se trasforma en otra sustancia de llegada químicamente diferente a la primera.

Las técnicas utilizadas para separar los componentes de una mezcla de materiales se basan en las diferencias físicas y químicas presentes en sus propiedades fundamentales. Estas técnicas no solo se usan en la química sino que también son usadas con frecuencia en los campos de ingeniería, de la ciencia.

Los métodos instrumentales de separación basados en instrumentos electrónicos cobraron gran importancia en la década de 1950, y hoy la mayoría de las técnicas analíticas se apoyan en estos equipos. La determinación de la composición química de una sustancia es fundamental en el comercio, en las legislaciones y en muchos campos de la ciencia. Por ello, el análisis químico se diversifica en numerosas formas especializadas.

La separación de las sustancias de una mezcla es importante para los químicos y en muchas industrias, dado que la mayor parte de los materiales, sean obtenidos de productos naturales o preparados en el laboratorio, son mezclas de sustancias.

Objetivos:

A. Estudiar y desarrollar los métodos de separación de mezclas.

B. Familiarizarse con el material de vidrio y su uso adecuado.

Fundamentos Teóricos:

Los métodos de o separación de fases (lokesudio) o de mezclas son aquellos procesos químicos por los cuales se pueden separar los componentes de una mezcla. Por lo general el método a utilizar se define de acuerdo al tipo de componentes de la mezcla y a sus propiedades particulares, así como las diferencias más importantes entre las fases.

La separación es la operación en la que una mezcla se somete a algún tratamiento que la divide en al menos dos sustancias diferentes. En el proceso de separación, las sustancias conservan su identidad, sin cambio alguno en sus propiedades químicas.

De acuerdo al tamaño de las partículas de la fase dispersa, las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

• Mezclas homogéneas: Son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se aprecia una sola fase física.

Ejemplo: El agua potable es una mezcla homogénea de agua (fase dispersante) y varias sales minerales (fase dispersa). Sin embargo, no vemos las sales que están disueltas; sólo observamos la fase líquida. Entre las mezclas homogéneas se distingue una de gran interés: la solución o disolución química.

• Mezclas heterogéneas: Son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose más de una fase física.

Ejemplo: Agua con piedra, agua con aceite.

Las mezclas heterogéneas se pueden agrupar en: emulsiones, suspensiones y coloides. Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.

Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual tiene un aspecto opaco. Las partículas dispersas son relativamente grandes. Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento. Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en donde el sistema disperso puede ser observado a través de un ultramicroscopio.

Métodos de Separación de Mezclas:

Independiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma, pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. Algunas de las técnicas más usadas se describen a continuación:

Métodos de Separación Físicos:

Los métodos utilizados para la separación de mezclas y de disoluciones utilizan como base las propiedades físicas y químicas de los componentes de estas.

 Cristalización:

El método de cristalización es separar un soluto sólido para separarlo de un disolvente haciendo que cristalice el soluto, (inverso al proceso de la disolución. Este método se utiliza para separar una mezcla de sólidos que sean solubles en el mismo disolvente pero con curvas de solubilidad diferentes.

Una vez que la mezcla esté disuelta, puede calentarse para evaporar parte de disolvente y así concentrar la disolución. Para el compuesto menos soluble la disolución llegará a la saturación debido a la eliminación de partes de disolvente y precipitará.

Todo esto puede irse precediendo sucesivamente e ir disolviendo de nuevo los distintos precipitados (esto recibiría el nombre de cristalización fraccionada) obtenidos para irlos purificando hasta conseguir separar totalmente de dos sólidos. Cada nueva cristalización tiene un rendimiento menor, pero con este método puede alcanzarse el grado de pureza que se desee.

Normalmente, cuando se quieren separar impurezas de un material, como su concentración es baja la única sustancia que llega a saturación es la deseada y el precipitado es prácticamente puro. La cristalización es el proceso inverso de la disolución. La Técnica que consiste en hacer que se cristalice un soluto sólido con objeto de ser separado del disolvente en el que este disuelto. Para ello conviene evaporar parte del disolvente o dejar que el proceso ocurra a temperatura ambiente. Si hay un enfriamiento rápido se obtiene pequeños cristales, cuando es lento los cristales son de mayor tamaño.

 Destilación:

La destilación es una operación utilizada con frecuencia para la purificación y aislamiento de líquidos orgánicos. La destilación aprovecha las volatilidades y puntos de ebullición de los componentes líquidos a separar.

La destilación depende de parámetros como: El equilibrio liquido vapor, temperatura, presión, composición, energía.

Clasificación de la Destilación:

1. Destilación simple o sencilla:

2. Destilación Fraccionada.

3. Destilación por Arrastre de Vapor.

4. Destilación al Vacío.

Destilación Simple:

Utilizando el sistema de la figura siguiente, el líquido se destila desde el matraz de destilación, ocurriendo primeramente la vaporización, estableciéndose el equilibrio liquido vapor. Parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero la gran parte pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación del agua fria por el tubo refrigerante, a este producto se le conoce como, “destilado”, y a la porción que queda en el balón de destilación el “residuo”, se debe mantener el ritmo de destilación, manteniendo continuamente una gota de condensado en el bulbo del termómetro. Para evitar el sobrecalentamiento de los líquidos es necesario introducir en el balón, núcleos de ebullición y mantener constante el ritmo de destilación. La destilación simple es aplicable en los sistemas que contengan líquidos orgánicos de puntos de ebullición bastante diferenciados, ejemplo: Sistema butano-etanol, agua-metanol.

Destilación fraccionada:

La destilación fraccionada no es nada más que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua, que utiliza el equipo de la figura siguiente. Una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en las condiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el líquido (condensado) que desciende.

Esto tiene como consecuencia una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Cuando el condensado en algún punto de la columna toma calor del vapor, parte se evapora de nuevo y el vapor formando el más rico en el componente más volátil (el de menor ebullición).

Destilación al vacío:

Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, porque se descomponen a temperaturas cercanas a su punto de ebullición normal, en otros casos la destilación requiere de inmensas inversiones o utilización de energía en gran cantidad, o finalmente poseen problemas de equilibrio liquido-vapor, en consecuencia se emplea el método de destilación al vacío o a presión reducida. Sabemos que un líquido empieza a hervir cuando su presión de vapor iguala a la presión atmosférica o de operación, por lo tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas bajas, esta no incluye a la destilación fraccionada.

Destilación por arrastre de vapor:

Es una técnica que sirve fundamentalmente para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles,

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