Título de la práctica

Título de la práctica
SEPARACIÓN DE SUSTANCIAS
MEZCLADAS POR MÉTODOS FÍSICOS
Fenómeno BioGeológico al que se
refiere
Fenómeno FísicoQuímico que lo
produce
Cursos a los que se
le aplica
Temas en los que
está recogido
Tiempo de
preparación (por el
profesor)
Tiempo de
ejecución (por los
alumnos)
Mezcla de sustancias. Disoluciones. Contaminación
Material necesario
Decantación. - Embudo de decantación, dos vasos de precipitados de
500 ml, aceite y agua.
Filtración. – Kitasato, embudo de porcelana y de papel, equipo de
vacío, vaso de precipitado de 500 Ml, agitador, arena y agua.
Separación magnética. – Imán (agitador magnético), vaso de
precipitado, agua, arcilla y virutas de hierro.
Destilación. - Equipo de destilación, termómetro, mechero
(asegurándose de que hay gas en la bombona), grifo de agua para la
refrigeración, vaso de precipitados, alcohol y agua.
Cristalización. - Desecador, cristalizador, vaso de precipitados,
agitador, agua, sulfato de cobre y carbonato de sodio. ¿
Purificación de sustancias
Sustancias puras.
Mezclas homogéneas y heterogéneas
1º ESO , 3º ESO
Clasificación de la materia ( Tema 3 del libro de texto en 3º ESO)
Una hora ¿
Una hora ¿
Extracción.- Embudo de decantación, vasos de precipitados, cápsula de
porcelana, vidrio de reloj, probeta graduada, matraz erlenmeyer (de 500
ml) , una lata o botella de bebida de cola, carbonato de sodio y
diclorometano
Lo mismo pero con Na Cl , CCl4 y I2.
Objetivos
(aplicados a cada
curso)
-
Explicación
teórica
-
Las mezclas de sustancias pueden ser heterogéneas, cuando
somos capaces de distinguir a simple vista sus componentes, y
homogéneas, cuando sus componentes no se pueden distinguir
unos de otros.
Estas mezclas se pueden separar por métodos físicos, es decir,
sin cambiar la naturaleza de las sustancias mezcladas.
-
Dependiendo de las mezclas que tengamos podremos emplear
diversas técnicas para lograr su separación. Así si la mezcla es
heterogénea podremos utilizar:
Filtración, separación magnética, decantación, etc
Si la mezcla es homogénea ( disoluciones) algunos de los
métodos que podemos llevar a cabo para la separación son:
Cristalización, destilación, extracción, cromatografía, etc
.
Procedimiento
de preparación
(para los
profesores)
-
-
-
-
-
Para la decantación se coloca un embudo de decantación sobre un
soporte y unos vasos de precipitados del tamaño apropiado para
poder separar la mezcla. Se suministra una mezcla de agua y aceite
de oliva o de girasol (puede ser usado).
Para la filtración necesitamos un kitasato con filtro de porcelana (y
la goma que ajusta a la boca), filtro de papel redondo (ajustado al
tamaño del filtro de porcelana) y si es posible un equipo para realizar
la extracción del aire del interior del kitasato (bomba de vacío). Se
suministra una mezcla de agua y arena.
Para la separación magnética utilizaremos un imán y una mezcla
que contenga virutas de hierro. En nuestro caso usaremos el agitador
magnético y una mezcla de arcilla agua y virutas de hierro, que
podemos mezclar en un erlenmeyer o un vaso de precipitados.
Para la destilación montaremos el equipo de destilación conectando
todas las gomas al refrigerador, metiendo el termómetro dentro del
tapón del matraz, situando el mechero debajo del matraz, etc. y
comprobando que todo funciona correctamente. Se suministra una
mezcla de alcohol y agua en un matraz.
Para la cristalización es conveniente que el profesor realice esta
práctica una semana antes, puesto que la cristalización es un proceso
lento que requiere de varios días para poder observar los resultados.
Podemos tener preparado un cristalizador, un vaso de precipitados,
un agitador, 50 g de carbonato de sodio, 50 g de sulfato de cobre,
agua ,un mechero y un erlenmeyer de 250 Ml. Un desecador dentro
del que tendremos los cristales obtenidos al evaporarse la disolución
que hicimos la semana anterior.
Igual que la decantación
Procedimiento
de ejecución
(para los
alumnos)
Decantación. – Se vierte en el embudo de decantación la mezcla de agua y
aceite, se deja reposar unos minutos, debajo se coloca un vaso de precipitados
y después se abre la llave del embudo dejando que el agua salga poco a poco.
A medida que observamos la línea del aceite acercándose al grifo, cerramos
ligeramente la llave para que salga más despacio. Cuando la primera gota de
aceite llegue al grifo cerramos totalmente la llave y las dos sustancias que dan
separadas.
Esta técnica es muy empleada en la extracción de los distintos aceites que hay
en el mercado y también en obtención de perfumes y esencias de las plantas.
Filtración. – Se coloca sobre el kitasato el embudo de porcelana, al que
previamente se le ha puesto la goma, que le hace ajustar a la boca del kitasato
para que quede hermético. Sobre él se pone un filtro de papel que se ajuste al
contorno de la porcelana. Se conecta a la salida del kitasato la goma del
equipo de vacío. Se agita bien la mezcla de agua y arena y se vierte sobre el
filtro, se observa como gotea el agua. Como el proceso es muy lento
ponemos en funcionamiento la bomba de vacío y comprobamos como el agua
pasa con rapidez, quedando sobre el filtro la arena.
Esta técnica es muy empleada para concentrar el plancton marino, haciendo
pasar grandes cantidades de agua por el filtro quedando los microorganismos
sobre el papel, que luego se puede enjuagar en un poquito de agua quedando
así concentrado el plancton pudiendo observar de esta manera varias especies
en unas poquitas gotas de agua.
Separación magnética. – Se coge la mezcla de arcilla y virutas de hierro y se
echa en un vaso de precipitados con agua, se coloca sobre el agitador
magnético y se echa en su interior el trocito te imán que sirve de agitador. Se
conecta y se deja unos segundos agitando la mezcla, hasta que la arcilla esté
completamente en suspensión. Se separa el vaso del agitador y con unas
pinzas se extra el imán del interior de la mezcla. A él saldrán pegadas las
virutas de hierro. Si queremos asegurarnos la separación total, limpiaremos el
imán y volveremos a repetir el proceso hasta que el imán salga sin virutas.
Este proceso se emplea en algunos vertederos para separar las mezclas de
hierro de otros metales, incluso para separarlo de la materia orgánica de la
basura.
Destilación. -
- Para la extracción el procedimiento a seguir consiste :
1) Medir el contenido media lata con una probeta y colocarlo en un
matraz erlenmeyer de 500 ml ,
2) Añadir pequeñas cantidades de carbonato de sodio hasta el cese de
las burbujas, o cuando de reacción básica, es decir que en el papel
indicador obtengamos un pH básico (superior a 7).
3) Se pasa la disolución a un embudo de decantación y se echan 20 ml
de diclorometano y se remueve lentamente de 5 a 7 minutos
aproximadamente.
4) Se forman dos fases inmiscibles claramente diferenciables. La que
está en la parte de abajo, es la que contiene diclorometano y la
cafeína y ésta se coloca en un vaso.
5) A lo que queda en el embudo se le vuelve a hacer la misma
operación, es decir añadir otros 20 ml de diclorometano, remover
lentamente, separar la fase incolora y juntarla con la que teniamos en
el vaso.
6) Es conveniente repetir esta operación una vez más para extraer la
máxima cantidad de cafeína.
7) Se reunen todos los extractos que hemos obtenido y se calienta en un
baño de agua y evaporamos lentamente.
8) Cuando sólo quedan una gotas, se traslada a una cápsula de porcelana
Y se continúa evaporando lentamente hasta que quede seca. Hay que
tener la precaución de retirar la cápsula de porcelana del fuego tan
pronto como se vea desaparecer la última gota, pues la cafeína
sublima y se perdería. Para evitar esto, se tapa la cápsula con un
vidrio de reloj enfriado con hielo y se calienta suavemente el
conjunto unos minutos.
Se podrán observar unos pequeños cristales sólidos con forma de
agujas que corresponde a la cafeína.
9) Si queremos comprobar que el sólido cristalizado es la cafeína, lo
podremos verificar porque su punto de fusión es de 238 ºC
Se puede hacer también una extracción con I2 y CCl4.
CRISTALIZACIÓN
De los métodos de separación que se emplean para purificar sustancias, entre
los más eficaces está la cristalización. De esta forma los compuestos
cristalinos sólidos pueden alcanzar un grado de pureza elevado. Es el proceso
contrario a la disolución de sólidos en líquidos.
Podemos cristalizar de tres formas:
a) Por disolución. Este método se emplea en sustancias que
aprovechamos que la solubilidad varía con la temperatura.
b) Por fusión. Para ello vertemos el contenido del sólido en un crisol , lo
fundimos y lo dejamos enfriar , apareciendo agujas cristalinas
( azufre).
c) Por sublimación. Se emplea en sustancias que pasan directamente a
gas al calentar.
El método que vamos a emplear aquí es el de cristalización por disolución.
Consiste en sobresaturar la disolución que lo podemos hacer por varios
métodos:
- Enfriar la disolución.
- Evaporar el disolvente a fin de aumentar la concentración de soluto.
-
Combinando las dos formas anteriores. Es decir calentar primero la
disolución para reducir su volumen. Filtrar, con lo cual eliminamos
las impurezas, para después dejarlo reposar en un cristalizador para
que se enfríe. Si el enfriamiento es rápido se producen cristales
pequeños y retienen menos impurezas entre la masa cristalina
mientras que si es lento da lugar a cristales grandes. Podemos
conseguir un único cristal colocando un cristal bien formado de la
misma especie química, o uno que sea isomorfo.
Podemos hacer la purificación del sulfato de cobre
Otra posible práctica es la determinación de la fórmula de un hidrato
(Libro de ANAYA pg. 53 , la del Cu SO4 · X H2 O)
RECRISTALIZACIÓN:
Se emplea en la purificación de sustancias en estado cristalino. Así si
tenemos una mezcla de dos sustancias sólidas podemos emplear este método
para separarlas. Los pasos son los siguientes:
1) Disolver los dos sólidos en caliente, formando una disolución
saturada.
2) Enfriar esta disolución , con lo que se forman cristales de la sustancia
menos soluble.
3) Separar el líquido del sólido formado por filtración.
Practica en libro de Anaya pg 117.