PRACTICA 4. Métodos de separación de mezclas

PRÁCTICA 4: MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS.

FECHA DE REALIZACIÓN: 19 DE OCTUBRE DEL 2016

1a. PARTE: CRISTALIZACIÓN

OBJETIVO:

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

INVESTIGACIÓN: Explica en qué consiste la cristalización como método de separación y su uso en la industria. ¿Cómo se forman los cristales en la naturaleza?  

Cristalización:
Es un método de separación de mezclas homogéneas pasando de estado líquido a sólido o al revés. Se usa una mezcla sobresaturada con soluto sólido. Consiste en preparar una solución saturada de cierto sólido que se deja cristalizar. Después de prepararla se reposa en cristalizadores, mientras el disolvente se evapora y el sólido cristaliza.

Uso de la cristalización en la industria:

CRISTALIZACIÓN DE SACAROSA, INDUSTRIA AZUCARERA
La eficiencia del proceso de fabricación de azúcar de caña esta determinado en primer lugar por la riqueza de sacarosa y estabilidad luego del corte de las variedades de caña usadas en la agroindustria y por el grado de deterioro de la materia prima, en segundo lugar por las posibilidades prácticas de extraer la sacarosa presente en los jugos. En esta dirección se hace necesario no solo contar con buenos equipamientos en la fábrica y una alta maestría en los operarios, sino además, con una materia prima que posea altos contenidos de sacarosa con bajos contenidos de las diferentes impurezas que afectan el proceso cristalización de la sacarosa, como son en especial los Azúcares -de bajo peso molecular- que Impurifican a la Sacarosa en los jugos (AIS), (Ramos y col., 2002) y polisacáridos, como las dextranas y el almidón.+
Se tiene evidencia de que un factor determinante en la calidad de las variedades de caña para la fabricación de azúcar es su estabilidad después del corte, observándose que determinado porciento de ellas transforman con rapidez la sacarosa presente en sus jugos en AIS, los que resultan particularmente dañinos para el proceso de cristalización de la sacarosa y para la producción de azúcares comerciales con los niveles de calidad requeridos.

OBTENCIÓN DE LA ARPIRINA

Básicamente, se trata ácido salicílico (el compuesto aromático que aparece en el dibujo) con anhídrido etanoico (el compuesto alifático) en un medio ácido (ácido sulfúrico, normalmente), donde los protones actúan de catalizador de la reacción.
Ambos reactivos se calientan al baño María durante un tiempo conveniente. Finalmente se deja enfriar, observándose la cristalización del producto (ácido acetilsalicílico), que es en realidad un éster.

WINTERIZACIÓN

La winterización se emplea para obtener un aceite de mayor nitidez, que no presente

turbios (debido a la suspensión de un precipitado fino) durante el almacenamiento.

Consiste en separar del aceite las sustancias con punto de fusión elevado (estearinas,

glicéridos muy saturados, ceras y esteroles) que provocarían turbidez y precipitaciones en

el aceite al encontrarse este a baja temperatura.

Generalmente se realiza por enfriamiento rápido del aceite con agua fría o equipos

frigoríficos, con lo que se consigue la cristalización de los compuestos que queremos

eliminar.

Estos sólidos (las “estearinas”) se separan de las “oleínas” por filtración o centrifugación.

Típicamente, se somete al aceite a un enfriamiento rápido hasta 5ºC y se mantiene

durante 24 horas.

¿Cómo se forman los cristales en la naturaleza?

Los cristales se forman debajo de la superficie de la Tierra. 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 y la buena fortuna, juegan un papel en la creación de cristales.

 

Fuentes de información:
http://www.fullquimica.com/2011/08/cristalizacion.html

http://proindusitriales.blogspot.mx/2013/05/cristalizacion-lacristalizacion-es-un.html
http://www.ehowenespanol.com/forman-cristales-naturaleza-sobre_471139/

HIPÓTESIS:
1. Aprenderemos a distinguir el método de cristalización y reconocer su importancia y uso.
2. Los cristales serán muy pequeños.

MATERIAL:

• 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 la llave.
• Sulfato ferroso.

PROCEDIMIENTO:

1. Calienta 20 ml de agua sin que llegue al hervor.
2. Pesa la cantidad NECESARIA (10g) de sulfato ferroso para hacer una disolución sobresaturada con el agua caliente; ya lista vacíenla en el vaso desechable.
3. Recuperen y saquen los cristales de sulfato de cobre que serán nuevamente almacenados. Permitan que el resto de la disolución se evapore para que rescaten lo más posible y no se desperdicie esta sustancia.

OBSERVACIONES (IMÁGENES Y DESCRIPCIÓN):

 Materiales de la práctica.

 Medir 20ml de agua.

 Calentar el agua.

 Pesar 10g de sulfato ferroso.

 Sulfato ferroso.

 Agregar el sulfato ferroso al agua.

 Revolver.

 Vaciar en el vaso desechable.

 Mezcla de sulfato ferroso con agua 5 días después de haber hecho el experimento y estar en reposo.

 Cristalización de la mezcla de sulfato ferroso con agua. Debido al calor, el color del sulfato pasó a amarillo.

ANÁLISIS:

1. ¿por qué es conveniente sembrar el cristal en una mezcla saturada y sólida? No pudimos sembrar el cristal porque la sustancia (sulfato ferroso) estaba completamente en polvo.
2. ¿Hay alguna relación entre la cristalización que se lleva a cabo en la naturaleza y la que realizaron en el laboratorio? Sí, en la naturaleza los minerales se cristalizan debido al calor excesivo combinado con el agua tal como en el caso de nuestra mezcla, el sulfato ferroso (que toma el ejemplo del mineral) al combinarlo con el agua a punto de hervir fusionaron para lograr la cristalización.
3. Da 3 ejemplos de mezclas que existan en la vida cotidiana y que podrían separar a través de este método. Agua con sal, té y refresco.

CONCLUSIÓN:
Nuestra primer hipótesis fue acertada, comprendimos el proceso y la importancia en la vida diaria de la cristalización y podemos observar que quizá sea un proceso lento pero efectivo. Nuestra segunda hipótesis fue correcta, los cristales formados fueron pequeños debido a que el sulfato ferroso se ioniza con dificultad.

2a. PARTE: EXTRACCIÓN Y CROMATOGRAFÍA.

OBJETIVO:

Aplicar los métodos de extracción y cromatografía en mezclas homogéneas.

INVESTIGACIÓN: En qué consisten los métodos de extracción y cromatografía. Usos en la vida cotidiana.

Extracción:
Método de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas por medio de un disolvente. La mezcla se debe agitar con un disolvente orgánico inmiscible con el agua y dejar separar. Los distintos solutos se distribuirán entre fases acuosas y orgánica.

Usos en al vida cotidiana:

• Extraer la cafeína y tener café descafeínado.
• La percoladora del café estás extrayendo.
• Infusiones de remedios naturales.
• Lavarse los dientes.
• Lavar la ropa.
• Lavar los trastes.
• Uñas pintadas con esmalte.
• Vitaminas de la carne.

Cromatografía:
Método de separación de mezclas homogéneas de componentes disueltos en líquido o gas.

• Separa, detecta y determina en qué cantidad se encuentran los componentes.
• Se basa en la diferencia de velocidad a la que se distribuyen los solutos en la fase "estacionaria" mientras son arrastrados por la fase "móvil" en la que se disuelven los solutos.
• La mezcla puede colocarse en cualquiera de las dos fases.

En columna:

• Fase estacionaria- Sólido empaquetado en columna llena de un material poroso.
• La mezcla se añade a la fase móvil por la parte superior de la columna.
• El disolvente pasa a través de la columna.
• Los componentes menos solubles se quedan adheridos a la fase estacionaria.
• Los componentes más solubles siguen su paso.

En papel:

• El disolvente se mueve sobre hojas o tiras de papel filtro (fase estacionaria).
• En uno de sus extremos se deposita una gota de solución.
• Al secarse se introduce en un disolvente apropiado (fase móvil) sin tocar la mancha.
• Al absorber, los componentes se separarán a diferentes velocidades.
• La movilidad depende de la afinidad química o propiedades.

Usos en la vida cotidiana:

• Se utiliza en análisis químicos como los análisis de orina. La orina se coloca en un tubo de ensayo y se coloca el papel filtro para realizar la cromatografía y separar los compuestos de la orina.
•  La misma técnica se utiliza para descubrir si se consumió drogas o no. 
• En investigaciones policíacas para descubrir si alguna sustancia se trata de una droga u otra cosa.
• Alcoholímetro.
• 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).
• Composición de los alimentos.
• Mirar los niveles de contaminación.
• Estudio de mezclas complejas en cosas tales como alimentos, perfumes, petroquímica, y producción farmacéutica. 
• La cromatografía se ha revelado como muy útil para determinar qué anticuerpos son más eficaces en la neutralización de Ébola.

Filtración:

Método de separación de mezclas heterogéneas entre líquidos y sólidos finos, principalmente suspensiones. Se utiliza un filtro (superficie porosa) con el tamaño de los poros menor al de las partículas sólidas dejando pasar el líquido.

Usos en la vida cotidiana:

• Leche con nata.
• Lodo.
• Vinagreta.
• Vitaminas de la carne.
• Cuando haces jugo de naranja usas un colador para separar la pulpa del jugo.
• El colador que se usa en cocina para separar el arroz del agua.
• El sistema de redes en las alcantarillas para evitar que la basura ingrese.
• Las bolsitas de té usadas para hacer bebidas calientes con el sabor de dichas hojas sin que éstas pasen.
• Los procesos usados para la elaboración del vino.
• Los filtros dentro de motores de vehículos para filtrar el aceite.

Fuentes de información:
http://www.quimicaorganica.net/extraccion.html
https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130520160033AAh9wts
http://www.areaciencias.com/quimica/cromatografia.html
https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081208164742AARfYUw
http://www.ejemplos.org/ejemplos-de-filtracion.html
Libro de texto Química de secundaria, editorial SM

HIPÓTESIS:
1. Los colores que aparecerán en la cromatografía de la espinaca serán verde y amarillo.
2. Los colores de los plumones se fragmentarán lentamente.

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.
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 coloquenlo en un vaso de precipitado que tenga un poco de agua (1ml). Dejen reposar y registren sus observaciones.

OBSERVACIONES (IMÁGENES Y DESCRIPCIÓN):

Los métodos de separación utilizados en los pasos 1 y 2 son extracción, filtración y cromatografía.

 Desmenuzar la espinaca.

 Machacar y agregar acetona.

 Doblar el papel filtro.

 Filtrar la mezcla con el filtro y el embudo.

 Mezcla filtrada.

 Colocar una tira de papel filtro de manera vertical.

 Dejar reposar.

 Resultado final de la cromatografía de la espinaca con acetona.

 Cortar el papel filtro de forma rectangular y dibujar círculos con tres plumones distintos.

 Enrollar y colocarlo en el vaso de precipitado con el agua. Reposar.

 Resultado final de la segunda cromatografía.

 Naftalina y hielo antes de la sublimación.

 Calentamiento de naftalina.

 Naftalina sublimada.

 Método de destilación.

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).
   

   Material	Propiedades
   Papel filtro	Porosidad Absorción
   Espinaca	Divisibilidad Solubilidad Color Estado de agregación
   Acetona	Solubilidad Estado de agregación

2. En el caso del papel filtro, el agua y los plumones ¿Qué propiedades de la materia ayudaron a poder separar los colores? (menciona las propiedades de cada material).
   

   Material	Propiedades
   Papel filtro	Porosidad Absorción
   Agua	Solubilidad Estado de agregación
   Plumones	Solubilidad Color Estado de agregación

3. ¿Cuál es la importancia de la acetona y el agua en cada caso?

Se convierten en disolventes en cada mezcla, permitiendo la separación de colores.

CONCLUSIÓN:
Nuestra primer hipótesis fue correcta ya que en la cromatografía de la espinaca los colores resultados fueron el verde y el amarillo. Nuestra segunda hipótesis fue incorrecta, a pesar de la poca agua utilizada, la tinta del plumón se esparció rápidamente gracias a la solubilidad porosidad y absorción de los materiales.

Sublimación:
La naftalina al calentarse se evaporó y al tener encima del vaso de precipitado la cápsula de porcelana con hielo el vapor se condensó formando una capa de cristales debajo de la cápsula.

Destilación:
El destilado de caña hirviendo en el matraz de destilación formó vapores de alcohol al tener el menor punto de ebullición, los cuales al tener contacto con el agua fría a través del refrigerante se condensaron cayendo el alcohol en líquido en el vaso de precipitado.