El método de destilación de separación de mezclas, es un proceso que vamos a explicar a continuación a pesar de que ya, ustedes disponen de las explicaciones de este método, en otros artículos. Pero no esta de más refrescar un poco nuestros conocimientos.
Este proceso de separación de mezclas, consiste en ir calentando un determinado líquido hasta que los componentes que son más volátiles pasan a la siguiente fase, «fase estado de agregación«, esto significa que pasaremos del una fase liquida a la fase de vapor, cuando dicho vapor empieza a enfriarse, este nuevamente se convierte en liquido, esto se da por medio de la condensación.
El principal objetivo de este método «destilación» es el de separar las mezclas de diferentes componentes ya que es la manera de sus diferentes formas volátiles, las irán separando de manera individual y no grupal, esto también se da para que puedan separarse los distintos materiales volátiles, de los no volátiles, de esa manera es que queda muy claro, quien es quien. Pero a no perder de vista lo más importante, esto es ver y descubrir cual es el elemento más volátil en la destilación de una forma que sea de forma pura.
Hemos visto y leído en muchos libros diversos ejemplos y elegimos la eliminación de el H2O, el agua, de la glicerina para que sea más comprensible, al eliminar el agua por medio de la evaporación, cuando eliminamos agua es evaporación, pero la eliminación de agua del alcohol esta evaporación la debemos identificar como destilación, a pesar de que como ustedes ven se utilizan los mismos elementos, esto anoten ya que es la gran trampita en un tema de examen.
Algo sobre los tipos de corrientes y las propiedades.
La entrada de corriente que es liquida, suele tener diferentes componentes, y diferentes salidas de corrientes. Si seguimos mirando la particularidad del agua y el alcohol, se debe usar la destilación para lograr separarlos y que queden como gases, estos al condensarse vuelven a quedar en estado liquido, pero de manera separada, esto se da ya han sido condensados y al bajar su temperatura se da la separación por separado.
Si la pregunta es para que se usa este método de separación, esto es utilizado para separar a un liquido de todas las diversas impurezas que pueda tener y de esta manera se logra una purificación del mismo liquido.
Cada componente de una mezcla determinada, retiene sus propiedades, veamos como podemos separar una mezcla en sus componentes aprovechando las distintas diferencias en sus propiedades. Supongamos que ponemos un ejemplo de una mezcla heterogénea teniendo como elemento limadura de hierro y por otro lado limaduras de oro, aquí cualquier persona tomándose un trabajo paciente y titanico podría separarlas partícula por partícula, identificando el color, veamos otra manera algo más ingeniosa, esto seria usando un imán que atraiga las limaduras de hierro lo cual dejaría atrás las partículas de el oro.
Pensemos ahora en un método más químico, hay muchas ácidos que logran disolver el hierro pero no el oro, esto significa que si utilizáramos un ácido apropiado por este método podremos separar el oro del hierro, ahora tengamos presente que con otras sustancias y procedimientos con reacciones químicas, el hierro que quede disuelto podrá ser recuperado y recuperara su forma metálica.
Es posibles también separar mezclas homogéneas en todos sus constituyentes de igual forma y maneras, si ponemos como ejemplo el agua, sabemos que esta tiene un punto de ebullición mucho menos que por ejemplo la sal de mesa, es entonces que si hervimos ambas soluciones (sal – agua ), el agua se evaporara y la sal quedara en el recipiente, supongamos que hablamos de destilación, esto se obtiene si usamos un tubo con sus paredes frias (condensador), para de este modo convertir el vapor de agua nuevamente en liquido.
Cual es e fundamento de la cromatina, es una forma de aprovechar las distintas capacidades de sustancias para que se adhieran a superficies de diferentes sólidos, como pueden ser el papel, el almidón y de este modo se separan las mezclas, «cromatina es escritura en colores», de esto vamos a partir y puedes ampliar este tema si entras a estos enlaces.
La «Tria es un termino rioplatense Argentino», también conocido como manual, este método es el más simples de todos los métodos, supongamos un corcho flotando en el agua esa separación es la definición de la «tria«.
Pongamos otro ejemplo de esta separación de mezclas, una mezcla de arenas con piedras.
Es un metodo de separacion de mezclas manual, que con solo la disposición y el gasto de energía del ser humano se logra con trabajo y un poquito de esfuerzo.
Este método es comparables con los métodos de un sistema material, Estos pueden ser sistemas homogéneo u heterogéneo.
Mezcla, agregación de sustancias sin interacción química entre ellas.
Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.
Los componentes individuales en una `mezcla heterogénea’ están físicamente separados y pueden observarse como tales.
Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.
En una `mezcla homogénea’ o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma.
El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas.
Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.
Separación
Las mezclas pueden separarse, ya que la unión entre sus componentes es sólo de tipo física. Por lo tanto, se pueden recuperar sus componentes sin que se altere la composición de ellos.
Las mezclas pueden realizarse entre dos sólidos, dos líquidos o entre un líquido y un sólido.
Analicemos cómo es la separación en cada caso:
·Un líquido y un sólido: se pueden usar tres métodos:
a)Filtración: consiste en hacer pasar la mezcla a través de un filtro, quedando retenido el sólido en el filtro y la parte líquida pasa a través de él. También se define como : Filtración, proceso de separar un sólido suspendido (como un precipitado) del líquido en el que está suspendido al hacerlos pasar a través de un medio poroso por el cual el líquido puede penetrar fácilmente. La filtración es un proceso básico en la industria química que también se emplea para fines tan diversos como la preparación de café, la clarificación del azúcar o el tratamiento de aguas residuales. El líquido a filtrar se denomina suspensión, el líquido que se filtra, el filtrado, y el material sólido que se deposita en el filtro se conoce como residuo.
En los procesos de filtración se emplean cuatro tipos de material filtrante: filtros granulares como arena o carbón triturado, láminas filtrantes de papel o filtros trenzados de tejidos y redes de alambre, filtros rígidos como los formados al quemar ladrillos o arcilla (barro) a baja temperatura, y filtros compuestos de membranas semi permeables o penetrables como las animales. Este último tipo de filtros se usan para la separación de sólidos dispersos mediante diálisis.
b)Destilación: es un poco más compleja, pero permite separar la parte líquida de la mezcla. Se logra aplicando calor sobre la mezcla, el líquido se evapora, y este vapor al pasar por un tubo de destilación, se condensa y el líquido se recupera en otro tiesto.
c) Evaporación: en este caso se le aplica calor a la mezcla, el líquido se evapora y la parte sólida queda.
·Dos sólidos: se pueden separar de dos maneras:
a)Magnetismo: esta mezcla se puede separar utilizando un imán. La mezcla debe contener un elemento metálico, que es atraído por el imán, quedando la otra sustancia.
b)Decantación: en este caso se prepara la mezcla de los dos sólidos y luego se coloca en un líquido, los dos sólidos se separan ya que uno se hunde (decanta) y el otro flota. La decantación se puede definir también como:
Decantación, procedimiento de separación de un líquido y un sólido insoluble en él, o de dos líquidos no miscibles, aprovechando la acción de la gravedad.
Liquido a Liquido
En la separación de dos líquidos no miscibles, como el agua y el aceite, se utiliza un embudo de decantación que consiste en un recipiente transparente provisto de una llave en su parte inferior. Al abrir la llave, pasa primero el líquido de mayor densidad y cuando éste se ha agotado se impide el paso del otro líquido cerrando la llave. La superficie de separación entre ambos líquidos se observa en el tubo estrecho de goteo.
Dos líquidos: se separan mediante la destilación. Este método se basa en el antecedente de que cada líquido tiene una temperatura específica de ebullición. Por ejemplo: si se tienen dos líquidos uno hierbe a 70º C y el otro a 98º C. Al aplicar calor se evaporará primero el líquido que tiene una menor temperatura de ebullición, por lo tanto, éste se recuperará antes.
C) La cristalización fraccionada se utiliza para separar una mezcla de dos sólidos cuya solubilidad es distinta a una temperatura dada.
Bien, en química sabemos que cada componente de una mezcla retiene sus propiedades, podemos pensar en como se podría separar sus componentes.
En la imagen de arriba podemos ver con claridad (hierro y oro) esta separación esta echa por un imán el cual atrae las limaduras de hierro dejando atrás las partículas del oro.
Químicamente se puede aprovechar sus diferencias entre metales ya que hay muchos ácidos que disuelven el hierro pero no en oro de este modo se podría usar el método de filtración.
Como método de evaporación podemos poner el ejemplo del agua con la sal al hervir el agua esta se evapora quedando solo la sal.
En la próxima veremos métodos de separación de faces.
La electrolisis reacción de Redox no espontánea, se produce mediante el pasaje de una corriente eléctrica.
Es un proceso inverso al de la pila eléctrica esto se lleva a cabo en un contenedor llamado cuba electrolítica.
Siempre en textos se pone como un ejemplo realmente simple el de la electrolisis del agua, cuando la corriente pasa descompone a este liquido en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno.
Veamos en que consiste e proceso electrolítico.
Tanto se disuelve como se funde el electro-lito en determinados disolventes, esto se produce con el fin que dicha sustancia pueda ser separada en iones (ionización).
Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución.
El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.
Cada electrodo mantiene atraidos a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo.
La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias.
Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
En definitiva lo que ha ocurrido es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica ha sido la encargada de aportar la energía necesaria.
Es importante tomar en consideración estos dos puntos.
1- Nunca debe juntar los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a hacer su proceso y la batería se va a sobrecalentar y se quemará
2 – Debe utilizar siempre corriente continua (energía de baterias) NO corriente alterna (energía de enchufe).
Es uno de los principales métodos químicos de separación. La principal ventaja del método electrolítico es que no es necesario aumentar la temperatura para que la reacción tenga lugar, evitándose pérdidas energéticas y reacciones secundarias.
Industrialmente es uno de los procesos más empleados en diferentes áreas, como la obtención de elementos a partir de compuestos (cloro, hidrógeno, oxígeno), la purificación de metales ( el mineral metálico se disuelve en ácido, obteniéndose por electrolisis el metal puro) o la realización de recubrimiento metálicos protectores y/o embellecedores (niquelado, cromado, etc.).
Gravimetrías.
Por gravimetría se entiende la separación de un componente de una disolución liquida mediante su precipitación a través de una reacción química.
La sustancia que se desea obtener reacciona con otra sustancia química, de forma que el resultado de la reacción es un producto sólido que precipita por gravedad en el fondo de la disolución y puede ser separado de ella por métodos físicos.
Ejemplo:
En separación de la plata de una disolución de nitrato de plata, se somete esta sustancia a reacción con ácido clorhídrico, obteniendo un precipitado blanco de cloruro plata insoluble.
Métodos de separación físicas: no destruyen las sustancias originales.
Métodos Físicos de Separación.
Los métodos utilizados para la separación de mezclas y de disoluciones utilizan como base las propiedades físicas y químicas de los componentes de estas.
A diferencia de éstos, en los métodos químicos si se destruyen las sustancias, son las siguientes.
Cristalización.
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 comcentrar 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.
Filtración.
En la filtración, se hace pasar la mezcla por filtros de distintos tamaños, en los que quedan retenidas las partículas de mayor tamaño que los poros del filtro.
Es un método sencillo y barato, sólo es útil en algunas situaciones.
Es uno de los métodos más simples de separación física, que no altera las propiedades de las sustancias que intervienen.
Destilación.
La destilación y la destilación fraccionada es el método utilizado cuando se quieren separar dos líquidos y uno de ellos es más volátil que el otro.
Es también útil cuando ambos líquidos tengan temperaturas de ebullición parecida. Cuando calentamos las mezcla e vapor que aparece está compuesto en mayor porcentaje por el líquido más volátil.
Se recoge el vapor y se enfría, obteniéndose un líquido de concentración distinta al original.
La mezcla inicial ha cambiado también de composición y por tanto también de punto de ebullición.
La destilación fraccionada se utiliza cuando combinamos distintas destilaciones, y con esto puede conseguirse que sólo quede liquido menos volátil y evaporar completamente (y volver a condensar) el más volátil.
Cromatografía.
La cromatografía se utiliza con los fluidos, que pueden ser gases o líquidos, se empuja a circular la mezcla por un sólido o un líquido que permanece estacionario (fase estacionaria).
Los distintos componentes de la mezcla circulan a velocidades diferentes por la fase estacionaria, y por lo tanto unos componentes están más tiempo retenidos de ella que otros, emergiendo después. Sirve como método físico de separación.
La fase estacionaria puede ser tipicamente un sólido poroso como la celulosa, o como el gel.
Las moléculas de menor tamaño pueden cruzar todos los poros e invierten más tiempo en el recorrido mientras que las moléculas mayores de la mezcla no «pierden tiempo» en los poros, emergiendo más rápidamente.
Centrifugación.
Se habla de centrifugación cuando tenemos partículas de distinto tamaño en un medio acuoso, éstas sedimentan hacia el fondo a una velocidad que depende de su peso.
Este efecto podría utilizarse para separar componentes de distinto peso, si no fuera porque las velocidades de sedimentación son pequeñísimas, por lo que el sistema no es útil.
Así, pues lo que se hace es aumentar dichas velocidades de sedimentación haciendo girar muy rápidamente la mezcla. En este caso, la fuerza centrifuga hace el papel de la gravedad (peso) y puede ser mucho mayor que éste haciendo girar muy rápido la mezcla: este es el principio de la centrifugacion y de la ultracentrifugación.
Se coloca la mezcla en un aparato que la haga girar a velocidad angular constante muy elevada.
Una vez está girando, la mezcla experimenta una aceleración centripeda que puede llegar a ser, en ultracentrifugadoras de laboratorio, unas 5.000.000 veces la aceleración de la gravedad.
Esta fuerza empuja a sedimentar, a distinta velocidad, a las partículas de distinta masa de la mezcla, creándose distintos estratos con las partículas de cada clase.
Este método es muy utilizado en biología y medicina.
En el tema operaciones fundamentales de laboratorio se dan una serie de pasos muy importantes para el desarrollo del programa de laboratorio por ejemplo podemos citar varios procedimientos como:
·La separación de mezclas de las cuales existen dos tipos como son las homogéneas y heterogéneas
·Cambios de estado el cual nos explica las diferentes formas en que podemos encontrar una sustancia
·Destilación que es un procedimiento de purificación de sustancias liquidas por medio de varios procesos
·Destilación simple que es una técnica para separar un liquido puro de impurezas no volátiles
Como podremos observar mas adelante este es uno de los temas más importantes en este curso
Parte experimental
En esta practica se siguieron los siguientes procedimientos:
Procedimiento
Balanza.
Observe y analice una balanza de triple escala Coloque en el plato una
Determinada cantidad de una sustancia cualquiera. Determine su peso.
Medida de líquidos.
Utilizando soluciones coloreadas e incoloras, mida un volumen determinado de
Cada disolución, utilizando corno instrumento de medida la pipeta, la bureta y laprobeta.
Filtración Y evaporación.
Torne 20 gramos de una mezcla 50:50 de arena y cloruro de sodio (sal común). Agregue 30 mL de agua medidos con una probeta. Prepare el papel de filtro, doblando a la mitad en primera instancia, y luego a la mitad nuevamente. Empleando un embudo de espiga provisto del papel de filtro, realice la filtración de la mezcla, reciba el filtrado en una cápsula de porcelana limpia, seca y previamente pesada.
Torne el filtrado y colóquelo sobre un cuadro de cedazo con asbesto y caliente con el mechero de Bunsen hasta lograr la evaporación hasta sequedad de contenido. Observe el residuo de la mezcla. Deje enfriar y pese la cápsula con su contenido. Obtenga el peso de la sal recuperada y obtenga el porcentaje de rendimiento.
Separación de mezclas
Prepare una mezcla de carbón, azufre y cloruro de sodio en partes iguales. Examine la mezcla cuidadosamente y observe como no es posible diferenciar sus componentes a simple vista.
Coloque cinco gramos de la mezcla en un tubo de ensayo y adiciones 10 mL de tetracioruro de carbono. Tape el tubo con un corcho y agítelo vigorosamente durante cinco minutos. Filtre el contenido y reciba el filtrado en una cápsula de evaporación. Deje que el tetracioruro de carbono se evapore libremente (solo).
Extienda ahora el papel de filtro con el residuo negro y espere a que se seque. Cuando este ~ pase el residuo a un ecienmeyer y agregue 10 ml de agua destilada. Caliente y agite por cinco minutos. Filtre y recoja el filtrado en una cápsula de porcelana. Caliente este filtrado hasta que se evapore toda el agua. Anote sus observaciones indicando sí el color de residuo obtenido y sus características principales.
Sublimación
Coloque unos pocos cristalitos de yodo en la cápsula de porcelana. Cubrala con un trozo de papel previamente agujereado con un alfiler (unos 50 agujeros). Coloque el embudo invertido sobre la cápsula y caliente muy suavemente la cápsula con el yodo. Describa lo observado en el experimenta.
Calor de solidificación
Saliente agua en un beaker para que sirva como baño María. En un tubo de ensayo previamente tarado, pese 10 gramos de parafina. En el beaker de 250ml, que se utilizará corno calorímetro, (previamente tarado) pese 1 50 gramos de agua. Sumerja en el baño María, el tubo de ensayo con la parafina hasta que ésta se funda. Evite el calentamiento excesivo. Saque el tubo de baño y dejélo enfriar hasta que aparezcan los primeros signos de solidificación de la parafina (nubosidad). En tanto la parafina se enfría, mida la temperatura de agua de calorímetro (beaker de 250 ml con 1 50 gramos de agua). Deje el termómetro en el beaker.
Cuando la primera nubosidad aparece, introduzca rápidamente el tubo con la parafina en el calorímetro y agite el agua con el mismo tubo. Cuando la temperatura de agua del calorímetro se equilibre mídala (esto es cuando ya no suba más). Repita el experimento para comparar resultados. Calcule la cantidad de calor necesaria para producir el cambio de temperatura de las masas de agua utilizada (suponga que el calor para cambiar la temperatura de vidrio de beaker es despreciable). Calcule el calor de solidificación de la parafina en Joules por gramo.
Determinación de Las sustancias solubles en agua en arena de mar
Pese hasta el centígramo, en un vidrio de reloj, aproximadamente 20 gramos de arena de mar seca. Mida con una probeta, 25 mL de agua y colóquela en un beaker de 250 mL. Agregue al agua en el beaker la arena de mar. Agite con el agitador de vidrio. Coloque el beaker sobre una rejilla con asbestos y caliente suavemente con el quemador Bunsen.
Proceda a separar la parte soluble de la parte insoluble por medio de decantación y filtración. Decante el contenido de¡ beaker a través de papel de filtro. Reciba el filtrado en una cápsula de porcelana previamente pesada. Determine si la disolución obtenida en el filtrado es de carácter ácido o básico por medio de papel de tornasol. Observe si hay residuo en el papel de filtro. Lave con dos porciones de agua caliente el contenido de beaker y vacíe los lavados a través del papel de filtro recibiéndolos en la cápsula.
Evapore el agua de la disolución que contiene la cápsula hirviendo moderadamente, colocándola para ello sobre la rejilla con asbestos. Evapore hasta sequedad con cuidado. Observe si hay un residuo en la cápsula, el color del mismo y el lugar de la cápsula donde quedó. Enfríe y pese ahora, la cápsula con el residuo y anote el peso. Calcule el porcentaje de sustancias solubles en la arena de mar usando la siguiente fórmula:
% residuo soluble = (peso del residuo soluble 1 peso de la arena) x 100
Separación de mezclas complejas
Se le entregará una mezcla de varias sustancias. Usted debe proponer un
Método de separación para cada una de ellas, y mostrarlo a su profesor para su aprobación. En caso de que la propuesta sea aprobada, procederá a realizar las operaciones experimentales necesarias para realizar el proceso y poder entregar al final de la sesión de laboratorio, los componentes de la mezcla debidamente separados e identificados. Un ejemplo de esta mezcla es la formada por: arena, carbón, acetona, tolueno,
Resultados
Datos cuantitativos
Instrumento o sustancia
Datos cuantitativos
Cápsula de porcelana
75.6 g
Vidrio de reloj
58.0 g
Areno de mar
10.0 g
Agua en la probeta
63 ml
Agua con colorante
59 ml
Sal sola
1.8 g
Sal en la cápsula
77.4 g
% de residuos solubles
18%
Datos cualitativos
1.Al calentar los cristales y dejar pasar el gas por medio de una servilleta y colocando un embudo se forman una serie de cristales en las paredes del mismo
Observaciones:
Todos los experimentos se llevaron acabo bajo condiciones normales de temperatura presión atmosférica
La practica se llevo acabo a las 8:30 hasta las 11:30
Discusiones
En el primer procedimiento la balanza colocamos en un vidrio de reloj una cantidad determinada de arena la cual fue pesada dando un resultado de su peso de 68 gramos incluyendo el vidrio.
Utilizan do una probeta procedimos a medir una determinada cantidad de agua. Su volumen fue de 63ml en el agua pura y de 59ml en otra muestra de agua con colorante.
Cuando tomamos 20g de una mezcla de 50:50 de arena y NaCl luego tomamos 30ml de agua en una probeta y mezclamos durante cierto tiempo para lograr uniformidad en la mezcla procedimos a filtrar la mezcla por medio de un embudo luego recibimos el filtrado en una cápsula de porcelana la cual pesa 75.6g. procedimos a calentar la mezcla en una plantilla con el grado de calor en 3 hasta lograr la evaporación total del agua. Cuando finalizo la evaporación pesamos la cápsula con su contenido de NaCl la cual pesa 77.4g lo que nos indico que el peso del NaCl era aproximadamente 1.8g.
Al finalizar el experimento realizamos una operación matemática que nos permite conocer el porcentaje de residuo soluble la cual es:
%residuo soluble =( peso del residuo/ peso de la arena)´100
En el proceso de sublimación colocamos unos cristales de yodo en la cápsula de porcelana cubriéndola con un trozo de papel agujereado luego colocamos un embudo sobre el papel.
Cuando se calientan los cristales sufren el proceso de sublimación que es el cambio de sólido a gas, cuando chocan contra las paredes del embudo que se encuentran a menor temperatura se condensa y se convierten en cristales de nuevo.
Conclusiones
Se realizaron una serie de mediciones las cuales dieron como resultado diversas medidas como con la probeta se midieron 63ml y 59ml, siguiendo los pasos exactos descritos en la teoría
También con la balanza se determino el peso de los diferentes instrumentos utilizados
Se separo una mezcla, y en el procedimiento se fueron dando los resultado como lo explica la teoría
Se dio un cambio de estado tal i como se dijo en el libro de texto
