SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA HETEROGÉNEA.
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LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.1 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. 1. OBJETIVO. Conocer en la práctica algunos de los diferentes métodos de separación de componentes de una mezcla. Dichos métodos se aplicarán a una mezcla problema para determinar la concentración en masa de cada uno de sus componentes. 2. MATERIALES. Papel de filtro. Embudo. Aro Varilla larga Soporte Vasos de precipitados Matraz Erlenmeyer Varilla de vidrio. Imán Cristalizador Balanza Mezcla problema. (agua, cloruro sódico (sal común), arena (también conocida como sílice) y limaduras de hierro) 3. MÉTODO. Una mezcla es un sistema material constituido por dos o más componentes materiales de diferente naturaleza. Las mezclas pueden ser clasificadas según la forma en que se combinan sus componentes, así podemos definir mezcla homogénea como aquella mezcla en que sus componentes no pueden ser distinguidos a simple vista y mezcla heterogénea que será aquella mezcla en que sus componentes pueden ser distinguidos a simple vista. Los componentes que forman una mezcla pueden ser separados mediante diferentes métodos con los cuales podemos llegar a obtener cada uno de los integrantes de la mezcla por separado. Los métodos que se van a utilizar en esta práctica son los siguientes: SEPARACIÓN MAGNÉTICA: Este método consiste en separar mediante un imán, los componentes que presentan propiedades magnéticas (pueden ser atraídos por un imán) de los que no son atraídos, de manera que manualmente se pasa el imán sobre la mezcla, y las partículas del material con propiedades magnéticas quedan adheridas al imán pudiendo ser separadas. Son muy pocas las sustancias que presentan propiedades LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.2 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. magnéticas, siendo esta propiedad exclusiva de los metales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel. FILTRACIÓN: La filtración es un método de separación de sustancias que permite separar aquellas sustancias que pueden pasar a través de un filtro como puede ser un papel especial, de las que no pueden pasar. Este método se utiliza normalmente para separar sólidos insolubles, de líquidos y sólidos solubles en el líquido utilizado. El método consiste en hacer pasar la mezcla por un embudo sobre el que se coloca un papel de filtro, de manera que los sólidos insolubles quedan en la superficie del papel, mientras que el líquido y las sustancias solubles en éste pasan a través del embudo quedando en la disolución inferior resultante. CRISTALIZACIÓN: La cristalización es un método de separación de sustancias, empleado para separar sustancias sólidas que son solubles en un líquido determinado, del líquido en cuestión. Para ello lo que se hace es poner la disolución con ambas sustancias en un recipiente apropiado que favorezca la evaporación del líquido y queden en el recipiente los cristales sólidos de la sustancia sólida. El recipiente utilizado para este tipo de separaciones es el cristalizador, que es un recipiente con una superficie elevada, que permite que el líquido se pueda evaporar más rápidamente que si lo hiciésemos en otro recipiente con una superficie de evaporación menor. Los componentes que forman parte de una mezcla, pueden hacerlo en diferentes proporciones, pudiendo ser diferentes las cantidades que hay de cada uno de los componentes. Para expresar la proporción en que se encuentra cada uno de los componentes de una mezcla, se pueden utilizar diferentes unidades de concentración. En esta práctica, vamos a utilizar como unidad de concentración el PORCENTAJE EN MASA. Se define porcentaje en masa de un componente en una disolución como: % en masa masa del componente 100 masa total de la mezcla El porcentaje en masa de un componente ha de dar siempre un valor que está comprendido entre 0 y 100. Si sumamos el porcentaje en masa de todos los componentes que forman una disolución, el resultado ha de ser 100. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para poder determinar la composición de la mezcla heterogénea, habremos de ir separando cada uno de los componentes de la mezcla, para determinar por pesada la masa de cada uno de éstos por separado. Es importante, que en cada uno de los pasos que se van a realizar, no haya pérdidas de masa de ninguno de los componentes, ya que esto alteraría el resultado final. LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.3 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. El primer paso que tendremos que realizar, será pesar el vaso de precipitados en el que se encuentra la mezcla problema, para poder conocer cuál va a ser la masa total de la mezcla. Es importante tener identificado el vaso, en el cual recibimos la mezcla, ya que posteriormente, deberemos determinar la masa del vaso vacío y seco para por diferencia poder obtener la masa total de la mezcla. A continuación realizaremos la primera separación, para ello, tras haber agitado con una varilla la mezcla durante algunos minutos, se realizará una filtración de ésta. Para ello tendremos que usar un embudo y con papel de filtro, construir el filtro, según las siguientes instrucciones y las observaciones realizadas en la figura 1: Paso 1 Recortar el papel de filtro en forma de circunferencia. Paso 2 Doblar la circunferencia realizada por la mitad. Paso 3 Volver a doblar la media circunferencia por la mitad. Paso 4 Abrir el papel de filtro por una de las dos cavidades creadas. Paso 5 Colocar el papel de filtro en el embudo abriéndolo por una de las cavidades del paso anterior. Para recoger el líquido filtrado, se utilizará otro vaso o matraz colocándolo debajo del embudo. El embudo quedará sujeto mediante un aro que será fijado a su vez a un soporte, según indica la figura 2. Si queda un poco de mezcla adherida en las paredes del vaso, con un poco de líquido filtrado se arrastrará para hacerla caer a través del embudo con el papel de filtro. Una vez se ha realizado, el filtrado de la disolución, se toma el sólido que ha quedado en el papel de filtro, pasándolo a un vidrio de reloj o a otro trozo de papel de filtro cuyo peso se determinará previamente, donde se dejará reposar 24 horas como mínimo antes de realizar la siguiente operación. LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.4 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. Transcurridas 24 horas como mínimo, se pesa el sólido obtenido y a continuación se procede a realizar la separación magnética, para ello se debe esparcir lo máximo posible el sólido en el papel de filtro y pasar repetidas veces el imán sobre la muestra sólida, de manera que observaremos que una sustancia queda adherida al imán, mientras que otra sustancia de queda en el papel de filtro sin quedar adherida. Las partículas de sustancia que quedan adheridas al imán las dejamos en otro trozo de papel de filtro cuyo peso, determinaremos previamente. Repetimos la operación de pasar el imán sobre la muestra sólida, tantas veces como sea necesaria, hasta comprobar que no quedan más partículas adheridas a la superficie del imán, lo cual nos indicará que tenemos las dos sustancias separadas. Tras tener separadas ambas sustancias, pesamos ambas sustancias por separado teniendo en cuenta que posteriormente tendremos que descontarle el peso del trozo de papel de filtro donde están depositadas. Por otro lado, a la disolución obtenida al filtrar la mezcla, se le someterá a una cristalización, de manera que trasladaremos el líquido resultante a un cristalizador donde dejaremos reposar la disolución durante al menos una semana. Transcurrida una semana, observaremos que de la disolución que teníamos, únicamente quedará una sustancia sólida en el fondo del cristalizador, que tendremos que recoger con una cuchara o espátula en un trozo de papel de filtro que previamente habremos pesado, y determinaremos cuál es la masa del sólido. RESULTADOS. Una vez se hayan realizado todos los pasos del procedimiento experimental, estaremos en disposición de conocer el porcentaje en masa de cada uno de los elementos integrantes de la mezcla original, así como los componentes que hemos ido separando en cada paso. Para ello completaremos las siguientes tablas y esquemas que se muestran a continuación: En primer lugar tendremos que completar el esquema que se observa en la figura 3, donde tendremos que rellenar en los rectángulos, los diferentes métodos de separación utilizados, y en las líneas, las diferentes sustancias que vamos separando en cada uno de los métodos. LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.5 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. A continuación debemos completar la siguiente tabla, en la cual se ha de indicar lo observado en los diferentes pasos de la separación de la mezcla: ASPECTO ANTES MÉTODO DE ASPECTO DE ASPECTO DE LA SUSTANCIAS DE REALIZAR LA SEPARACIÓN UNA DE LAS OTRA SEPARADAS FRACCIONES FRACCIÓN OBTENIDAS OBTENIDA SEPARACIÓN FILTRACIÓN SEPARACIÓN MAGNÉTICA CRISTALIZACIÓN Por último, una vez hemos realizado todos los procesos de separación y hemos determinado la masa de todas las sustancias de la mezcla excepto el agua, realizaremos el cálculo del porcentaje en masa de cada una de las sustancias. Para ello utilizaremos la fórmula indicada en el apartado introducción sobre porcentaje en masa. La masa de agua, y el porcentaje en masa del agua, serán determinados por diferencia. SUSTANCIA MASA MASA MASA PAPEL PAPEL + SUSTANCIA SUSTANCIA % EN MASA MASA REAL DE LA SUSTANCIA SUSTANCIA % MASA REAL SUSTANCIA LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE Pág.6 de 6 UNA MEZCLA HETEROGÉNEA. HIERRO ARENA SAL AGUA TOTAL 4. ACTIVIDADES 1. ¿Por qué crees que se agita con la varilla la mezcla antes de realizar la filtración? 2. ¿Por qué hay que dejar reposar 24 horas el sólido obtenido en el filtrado? 3. ¿Por qué hay que esparcir todo lo posible el sólido sobre el papel de filtro antes de hacerle pasar el imán? RECUERDA COMENTAR EN EL APARTADO DE CONCLUSIONES DEL INFORME LAS POSIBLES DESVIACIONES DE RESULTADOS.