LABORATORIO DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

CONTENIDO:

1. Introducción
2. Justificación
3. Objetivos
   3.1 Objetivo general
   3.2 Objetivos específicos
4. Marco teórico
   4.1 Métodos de separación de mezclas
   4.2 Instrumentos utilizados en los métodos de separación de mezclas
5. Desarrollo de laboratorio virtual
6. Conclusiones

INTRODUCCIÓN

Sabemos que la mezcla es la unión física de dos o más sustancias (elementos o compuestos) que al unirse, conservan sus propiedades individuales. Además de esto, podemos afirmar que existen mezclas homogéneas y heterogéneas.

La composición de las mezclas es variable y sus componentes podrán separarse por medios físicos o mecánicos. En la naturaleza, las sustancias se encuentran formando mezclas y compuestos que es necesario separar y purificar, para estudiar sus propiedades tanto físicas como químicas.

JUSTIFICACIÓN

Este informe se fundamenta en la necesidad de ampliar nuestro conocimiento en los diversos métodos de separación de mezclas por medios físicos y químicos para aplicarlos de forma práctica en nuestra cotidianidad haciendo nuestras vidas más sencillas.

También, este proyecto se basa en analizar y desarrollar estos métodos en el ámbito académico e inclusive en el campo universitario del estudiante. Cuando conocemos y practicamos los métodos de separación de mezclas en nuestra día a día, hacemos nuestra vida mas eficiente y sencilla.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Identificar y analizar los diversos métodos de separación de mezclas; conociéndolos e interactuando con cada uno de ellos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Reconocer y distinguir los diferentes métodos de separación de mezclas teniendo en cuenta las propiedades químicas y físicas de cada sustancia.

• Exponer el significado que tienen  los métodos de separación de mezclas en la vida cotidiana.

• Comprender la importancia de conocer cómo se desarrollan las separaciones de mezclas desde el punto de vista químico y físico

• Identificar los instrumentos de laboratorio utilizados en cada uno de  los procesos de separación de mezclas.

MARCO TEÓRICO

LAS MEZCLAS

Son dos o más sustancias que forman un sistema en el cual no hay enlaces químicos entre las sustancia que lo integran.

Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas.

Las mezclas homogéneas están formadas por una sola fase, es decir, no se pueden distinguir las partes, ni aún con la ayuda de un microscopio eléctrico. Por ejemplo el aire es una mezcla gaseosa compuesta principalmente por Nitrógeno, Oxígeno, Argón, Vapor de Agua y Dióxido de Carbono, en ésta mezcla no se distinguen límites de separación entre una sustancia y otra.

Las mezclas heterogéneas están formadas por más de una fas. Por ejemplo el aceite y el agua forman una mezcla en la que el aceite se localiza en la parte superior y el agua, en la parte inferior, debido a que la densidad de ésta última es mayor que la del aceite. Se pueden distinguir claramente las fases.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS

En un estado natural de las sustancias generalmente forman mezclas. Existen métodos para separar los componente que las forman por lo cual se debe tomar en cuenta el estado natural de la mezcla y de sus componentes.

Existe gran cantidad de sustancias químicas que, para identificarlas, se separan en sistemas homogéneos sencillos para conocer su utilización y composición, utilizan procesos que reciben el nombre de Análisis Químicos.

Hay varios métodos para separar los componentes de una mezcla. En el laboratorio son comunes los siguientes:

DECANTACION: 
Se usa para separar mezclas formadas por sólidos y líquidos o por más de dos o más líquidos no miscibles (no solubles). Consiste en dejar reposar el líquido que contiene partículas sólidas en suspensión.
Luego se transvasa con cuidado el líquido (menos denso) a otro recipiente, puede utilizarse una varilla de vidrio a fin de retenerse alguna partícula sólida que trate de pasar.

Esta técnica se utiliza también con líquidos no miscibles, como el agua y el aceite. Se emplea con frecuencia el embudo de separación o de decantación. Se coloca en el embudo la mezcla y cuando se hallan diferenciado las dos partes, abre la llave y se separan los líquidos. La capa superior pertenece al líquido menos denso y queda dentro del embudo.

FILTRACIÓN:

Es un tipo de separación mecánica, que sirve para separar sólidos insolubles de grano fino de un líquido en el cual se encuentran mezclados; este método consiste en verter la mezcla a través de un medio poroso que deje pasar el líquido y retenga el sólido. Los aparatos usados se llaman filtros; el más común es el de porcelana porosa, usado en los hogares para purificar el agua. Los medios más porosos mas usados son: el papel filtro, la fibra de vidrio o asbesto, telas etc.

En el laboratorio se usa el papel filtro, que se coloca en forma de cono en un embudo de vidrio, a través del cual se hace pasar la mezcla, reteniendo el filtro la parte sólida y dejando pasar el líquido.

DESTILACIÓN:

Las soluciones (sistemas homogéneos) o mezclas de líquidos miscibles pueden separarse por cambios de estado (congelación, evaporación y condensación) para separar los componentes de una solución se emplea con frecuencia la destilación; también se usa para purificar las sustancias líquidas.
El agua se destila con el fin de eliminar las sales contenidas en ésta. La destilación se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de sus componentes. Se calienta la solución y se concentran los vapores, la sustancia que tiene menor punto de ebullición se convierta en vapor antes que la otra, ésta primera sustancia se hace pasar al condensador para llevarla a estado líquido.

CRISTALIZACIÓN:

En éste proceso se utilizan los puntos de solidificación, la solución se enfría hasta que uno de sus componentes alcance el punto de solidificación, y se cristalice. Se emplea además para purificar sólidos, disolviendo un sólido impuro en el disolvente adecuado en caliente. Al bajar la temperatura, el primer sólido se cristaliza, con lo cual quedará libre de impurezas.

CENTRIFUGACION:

Es un método utilizado para separar un sólido insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación de un líquido. Esta operación se lleva a cabo en un aparato llamado centrífuga, en el que aumenta la fuerza gravitación provocando la sedimentación del sólido. El plasma de la sangre puede separarse por este método.

EVAPORACIÓN:

Con este método se separa un sólido disuelto en un líquido y consiste en aplicar incremento de temperatura hasta que el líquido hierve y pasa del estado líquido a estado de vapor, quedando el sólido como residuo en forma de polvo seco. El líquido puede o no recuperarse.

SUBLIMACIÓN:

Método utilizado en la separación de sólidos, aprovechando que alguno de ellos es sublimable, pasa de manera directa del estado sólido al gaseoso por incremento de temperatura.

CROMATOGRAFIA:

Este método consiste en separar mezclas de gases o líquidos, pasando la solución o muestra a través de un medio poroso y adecuado, con la ayuda de un solvente determinado.
El equipo para esta operación puede ser tan simple como una columna rellena, un papel o una placa que contienen el medio poroso, o bien un cromatógrafo. Por este proceso se analizan mezclas como aire, productos extraídos de plantas y animales, productos elaborados como tintas, lápices labiales, etc. Un ejemplo sencillo se puede hacer con un gis y agua. En la parte media del gis se hace una marca de tinta (plumón) y luego se coloca el gis en agua sin que ésta llegue a la marca. Después de un tiempo se verán los componentes de la tinta.

IMANTACION:

Con este método se aprovecha la propiedad de algún material para ser atraído por un campo magnético. Los materiales ferrosos pueden ser separados de otros componentes por medio de un electroimán, para su tratamiento posterior

TAMIZADO:

La tamización o tamizar es un método físico para separar mezclas en el cual se separan dos sólidos formados por partículas de tamaño diferente.
Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz o colador atravesándolo y las grandes quedan atrapadas por el mismo. Un ejemplo podría ser: si se saca tierra del suelo y se espolvorea sobre el tamiz, las partículas finas de tierra caerán y las piedras y partículas grandes de tierra quedarán retenidas en el tamiz. De esta manera se puede hacer una clasificación por tamaños de las partículas.

VÍDEO

INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN LOS MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

• EMBUDO DE DECANTACION
  Un embudo de decantación, ampolla de decantación, pera de decantacion o embudo de separación es un elemento de vidrio que se puede encontrar en los laboratorios, y que se emplea para separar dos líquidos inmiscibles, es decir, para la separación de fases líquidas de distinta densidad.1 En la parte superior presenta una embocadura taponable por la que se procede a cargar su interior. En la parte inferior posee un grifo de cierre o llave de paso que permite regular o cortar el flujo de líquido a través del tubo que posee en su extremo más bajo.

• MECHERO DE BUNSEN:
  
  Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos.
  
  
  

• VASO DE PRECIPITADO:
  Un vaso de precipitados es un recipiente cilíndrico de vidrio borosilicado fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros. Normalmente son de vidrio, de metal o de un plástico en especial y son aquéllos cuyo objetivo es contener gases o líquidos. Tienen componentes de teflón u otros materiales resistentes a la corrosión.
  

• MATRAZ KITASATO:
  Un kitasato es un matraz comprendido dentro del material de vidrio de un laboratorio. Podría definirse como un matraz de Erlenmeyer con un tubo de desprendimiento o tubuladura lateral. Sirve para realizar experimentos con agua, como destilación, recolección de gases hidroneumática (desplazamiento de volúmenes), filtraciones al vacío, etc.

• BALÓN DE DESTILACIÓN:
  Un balón de destilación o matraz destilada o matraz florentino es parte del llamado material de vidrio. Es un frasco de cuello largo y cuerpo esférico. Está diseñado para el calentamiento uniforme de distintas sustancias, se produce con distintos grosores de vidrio para diferentes usos. Está hecho generalmente de vidrio o plástico especial.

• PAPEL DE FILTRO:
  El papel de filtro es un papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo de filtración, con el fin de ser filtro para las impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.
  

• PROBETA:
  La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.

• EMBUDO:
  El embudo es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales gaseosos granulares en recipientes con bocas angostas. Es decir, es utilizado para evitar el derrame del líquido al moverlo de un envase a otro.
  

• TRÍPODE DE LABORATORIO:
  En Química y en laboratorios, se utiliza cuando no se tiene el soporte universal para sostener objetos con firmeza. Es ampliamente utilizado en varios experimentos. La finalidad que cumple en el laboratorio es solo una, ya que su principal uso es como herramienta de sostén a fin de evitar el movimiento. Sobre la plataforma del trípode se coloca una tela de amianto para que la llama no dé directamente sobre el vidrio y se difunda mejor el calor.

• IMÁN:
  Un imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial.
  

DESARROLLO DEL LABORATORIO VIRTUAL

Se realizo una actividad previa en la aplicación de un software de química basado en el tema central (separación de mezclas), en el cual logramos identificar y analizar la información precisa para realizar este informe.

Este sitio virtual nos permite contestar preguntas en las cuales debemos tener un saber previo. Por ejemplo:

Este laboratorio fue de gran ayuda para aprender sobre este nuevo tema, porque nos presenta los métodos de separación de mezclas de una forma dinámica y sencilla.

CONCLUSIONES

Después de realizar este proyecto y/o laboratorio, desarrollamos la habilidad de diferenciar e identificar los diferentes  materiales del laboratorio, para seleccionar de manera adecuada los distintos instrumentos para una determinada práctica. Así, cada estudiante pondrá a prueba sus conocimientos en el aula de clase