Práctica 4: Métodos de separación de mezclas.

1a.PARTE: CRISTALIZACIÓN

Objetivo:

Obtener un gran cristal de sulfato de cobre a partir de una disolución sobresaturada.

Investigación:

1. Explica en que consiste la cristalización como método de separación y su uso en la industria.
2. ¿Cómo se forman los cristales en la naturaleza?

¿En que consiste la cristalización como método de separación?

Cristalización, es el nombre que se le da a un procedimiento de purificación usado en química, por el cual se produce la formación de un sólido cristalino, a partir de un gas, un líquido o incluso, de una disolución. En este proceso, los iones, moléculas o átomos que forman una red en la cual van formando enlaces hasta llegar a formar cristales. Por medio de la cristalización se separa un componente de una solución en estado líquido pasándolo a estado sólido a modo de cristales que precipitan. Este paso u operación es necesario para cualquier producto químico que se encuentre como polvos o cristales en el mundo comercial, por ejemplo, el azúcar, la sal, etc.

Cristalización por la vía húmeda

Se prepara una solución saturada de cierto solido, que se desea cristalizar, por ejemplo: la sal.El disolvente, el agua por ejemplo se vapora y el solido disuelto cristalina poco a poco.

Se prepara una solución saturada el disolvente caliente luego de dejar enfriar se obtiene una solución sobre saturada y pronto desaparece los cristales.

Cristalización por la vía seca

Se funde el solido a alta temperatura.Luego se enfría y al solidificarse se forman cristales.

Ciertos sólidos se ponen en contacto con una superficie fría y sobre esta se forman los cristales.

Uso en la industria

• Principalmente la cristalización de sacarosa,industrias azucareras.

Fuentes de investigación:

http://metodosdeseparaciondemezclas.bligoo.com.mx/cristalizacion#.WBE-LvnhDIU

http://quimica.laguia2000.com/general/cristalizacion

¿Cómo se forman los cristales en la naturaleza?

La creación ígnea se produce cuando los minerales se cristalizan a partir de fusión de rocas. La creación metamórfica se produce cuando los minerales se forman debido a la presión excesiva y al calor excesivo. Los minerales sedimentarios se forman por la erosión y la sedimentación.

El agua, la temperatura, la presión  juegan un papel en la creación de cristales.

Fuentes de investigación: http://www.ehowenespanol.com/forman-cristales-naturaleza-sobre_471139/.

Hipótesis:

• Representar los efectos y procedimiento de la cristalización.
• Conocer las características y condiciones del ambiente en que se da la cristalización.

Materiales:

• Sistema de calentamiento(soporte universal con anillo,tela de alambre con asbesto,mechero bunsen).
• 1 vaso de precipitado 250 ml.
• Balanza granataria.
• Agitador.
• Mortero con pistilo.
• 1 vaso desechable pequeño para gelatina.
• Hilo.
• Masking tape.

Sustancias:

• Agua de llave.
• Sulfato de cobre(II): su solubilidad es de 5 gr en 20 ml a 20°C.

Procedimiento:

1. Calienta 20 ml de agua sin que llegue al hervor.
2. Pesa la cantidad NECESARIA de sulfato de cobre para hacer una disolución sobresaturada con el agua caliente; ya lista vacíenla en el vaso desechable.
3. Seleccionen un cristal pequeño y amárrenlo a un hilo. Cuando la disolución esté fría diseñen un mecanismo para que el cristal quede flotando en ella y déjenlo por varios días.
4. Recuperen y saquen los cristales de sulfato de cobre que serán nuevamente almacenados. Permitan que el resto de la disolución se evapora para que rescaten lo más posible y no se desperdicie.

Observaciones(imágenes y descripción):

20 ml de agua en el vaso de precipitado.

Se calienta sin que llegue al hervor.

Se pesa la cantidad necesaria de sulfato de cobre para hacer la disolución.

 Se mezcla el sulfato con el agua,ya caliente.

Se dejo reposar la mezcla por varios días,para obtener la cristalización.

  Finalmente aquí esta el proceso de cristalización.

Sublimación

¿Que es la sublimación?

La sublimación es el proceso que consiste en el cambio de estado de sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso, es decir, al paso directo del estado gaseoso al estado sólido, se le denomina sublimación inversa.

• La sublimación se hizo con naftalina en un vaso de precipitado calentando esta sustancia, en un mechero de bunsen con un mortero con cubos de hielo en la parte de arriba,tapando la posible evaporación.Para finalizar se apagó y este comenzó a hacer su efecto por medio del vapor acumulado formando cristales.

                                           



                                                    Destilación

¿Qué es la destilación?

La destilación, es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. 

• Se destiló un poco de alcohol con un refrigerante donde se quería separar el alcohol del agua y conservantes de la bebida.Se esperó durante un tiempo, hasta que el tequila, alcanzó su punto de ebullición,  y comenzó a destilar, separándose el alcohol del agua. Después empezaron a caer  gotas de alcohol puro, sobre el vaso de precipitado.

Notas:

• Tenían un aroma muy característico, pues en el vaso de precipitado básicamente se percibía el olor a alcohol puro.
• El alcohol destilado, tenían  sabor un poco agradable, pero más fuerte que el tequila. 
• Su color era transparente en el vaso de precipitado,mientras que el de al principio se notaba muy amarillo.
• La cantidad disminuyó en donde se puso el tequila al principio.

Análisis:

1. ¿Por qué es conveniente sembrar el cristal en una mezcla saturada y sólida?

        Para que el cristal no se vea afectado por el liquido.

1. ¿Hay alguna relación entre la cristalización que se lleva acabo en la naturaleza y la que realizaron en el laboratorio?

        Si la cristalización se forma de la misma manera en la naturaleza.

1. Da 3 ejemplo de mezclas que existan en la vida cotidiana y que podrían separarse a través de este método.

• Coca Cola
• Café
• Agua con mucha sal

Conclusión:

Se logró obtener,el resultado esperado, a partir de una mezcla sobresaturada cristalina(sulfato de cobre). Comprendimos en que condiciones se da este fenómeno y cuales son sus usos de la cristalización como método de separación.

2da.PARTE: EXTRACCIÓN Y CROMATOGRAFÍA

Objetivo:

Aplicar los métodos de extracción y cromatografía en mezclas homogéneas.

Investigación:

1. ¿En que consisten los métodos de extracción y cromatografía?
2.  Usos en la vida cotidiana.

¿En que consisten los métodos de extracción y cromatografía?

Extracción

La extracción con disolventes es la técnica de separación de un compuesto a partir de una mezcla sólida o líquida, aprovechando las diferencias de solubilidad de los componentes de la mezcla en un disolvente adecuado. Constituye una de las técnicas de separación de compuestos más utilizada en el laboratorio químico.

Cromatografía

La cromatografía es un método de análisis químico basado en la separación por métodos de absorción de los componentes de una mezcla. El método se fundamenta en poner en contacto dos fases o componentes mutuamente inmiscibles, que no reaccionen químicamente, una de las cuales es móvil y la otra estacionaria. La fase estacionaria de un líquido, un sólido o un gel, está contenida en una probeta de largo cuello (llamada colector), formando una columna. La fase móvil consiste en una disolución de material, que se desea analizar en una disolvente apropiado que no se absorba a la fase estacionaria. A medida que la fase móvil pasa a través de la fase estacionaria, se va produciendo una absorción selectiva: aquellos componentes de la fase móvil que muestren mayor afinidad de absorción con la fase estacionaria quedarán retenidos en las capas superiores de la columna, y aquéllos que muestren menor afinidad se absorberán más tarde, más abajo en la columna. El resultado es una columna graduada o cromatograma en donde cada especie química, se ha absorbido en una capa concreta. Estas capas reciben el nombre de platos.

Fuentes de investigación: http://alereimondo.no-ip.org/Electrophoresis/3

http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extraccio_fona.html

Usos en la vida cotidiana

En la industria de alimentos al extraer la cafeína y tener café descafeinado, ya que es muy común usar la  extracción con solventes.

Otros ejemplos:

• Se suele usar para tomar pruebas de la escena de un crimen (el análisis de muestras de sangre o de telas).

• Verificación de incendios provocados (identificación de las sustancias químicas responsables de un fuego).

• Para el análisis de sangre después de la muerte o en vida para determinar los niveles de alcohol, drogas o sustancias venenosas en el cuerpo.

• Se utiliza para determinar la composición de los alimentos.

• Para mirar los niveles de contaminación, por ejemplo, del agua o del aire.

• Para el estudio de mezclas complejas en cosas tales como alimentos, perfumes, petroquímica, y producción farmacéutica. 

• Puede ser fundamental para salvar millones de vidas. El mortal virus del Ébola, que se ha cobrado más de 5.000 vidas desde su aparición a finales del año pasado, ha causado pánico en los medios y en los países de Sierra Leona, Guinea y Liberia, en los que se ha limitado en gran medida. En función de un avance de parte de los científicos tratan de combatir la enfermedad, la cromatografía se ha revelado como muy útil para determinar cuáles anticuerpos son más eficaces en la neutralización del Ébola.

Fuentes de investigación:

http://www.areaciencias.com/quimica/cromatografia.html

Hipótesis:

• Observar la separación por medio de la extracción con el uso papel filtro.
• Identificar la separación de la tintas de los plumones utilizados en el papel filtro.

Material:

• Mortero con pistilo.
• Embudo de plástico.
• 2 vasos de precipitado.
• 2 papel filtro( de los que se utilizan en las cafeteras eléctricas).
• 3 plumones de agua de diferentes colores ,pudiendo ser negro,morado,café,verde,etc.
• Cubrebocas.

Sustancias:

• Espinaca
• Acetona
• Agua

Procedimiento:

1. En el mortero , machaquen 3 hojas de espinaca con un poco de acetona. Luego filtren la mezcla en el vaso de precipitado utilizando el embudo y el papel filtro.
2. Una vez que tienen la disolución de acetona y espinaca en el vaso,coloquen de manera vertical  una tira de papel filtro  y déjenla reposar,observen y describan los resultados.

• La tira de papel filtro absorbe el líquido de forma que éste se hace verde, obteniendo un color amarillento en la parte de arriba de la tira.

            3.Por otro lado, corten el papel filtro de tal manera que quede como un rectángulo.

           4.Pinten en uno de los extremos puntos con los plumones separados por más de 1 cm entre uno y otro; enrollen el papel, formando un cilindro y colóquenlo en un vaso de precipitado que tenga un poco de agua.Dejen reposar y registren sus observaciones.

Observaciones:

                                                            Extracción

              Se comienza a machacar los pedazos de espinaca con acetona.

Se filtró en el vaso de precipitado,el líquido obtenido de la mezcla anterior con un embudo de plástico y un papel filtro.

Con la disolución obtenida de espinaca y acetona en el vaso,se colocó una tira de papel filtro vertical y se dejó reposar.

Al pasar el tiempo se observó como se extrajo el pigmento y las vitaminas de la espinaca.

Finalmente ésto se obtuvo:

• Verde obscuro: pigmento de la espinaca.
• Verde claro:la acetona que funciona como extractor de la mezcla.
• Amarillo: Vitaminas de la espinaca.

                                              Cromatografía

Se construyó un cilindro de papel filtro donde se puso 3 puntos de diferentes colores,y después se dejó reposando sobre un vaso de precipitado con agua, para esperar que los colores que contenían los tres plumones se reflejaran.

Notas:

• El agua funcionaba con agente extractor de la mezcla.

Análisis:

1. En el caso del papel filtro,las espinacas y la acetona, ¿Qué propiedades ayudaron para poder separar los colores? ( Menciona las propiedades de cada material).            En el papel filtro ayudó su propiedad de absorción y filtración,en las espinacas, el color se logró desprenderse bastante y en la acetona su compuesto para despintar algo.
2. En el caso del papel filtro,el agua y los plumones,¿Qué propiedades de la materia ayudaron para poder separar los colores?( Menciona las propiedades de cada material).                                                                                                                 El agua es un disolvente y el papel tiene la capacidad de ser poroso y absorber el color y el agua rápidamente, mientras que los plumones carecen de una concentración alta de su color.
3. ¿Cuál es la importancia de la acetona en cada caso?                                                   Sirve como extractor en cada caso.

Conclusión:

Se cumplió el objetivo de la extracción como método de separación de mezclas ,así como conocer y llevar acabo el procedimiento indicado, también nos dimos cuenta de que la extracción y la cromatografía son métodos muy efectivos y sencillos en la separación de sustancias.