Universidad Nacional de Ingeniería.

Materia: Química General.

Nombre del Profesor: Nancy Encarnación Bermúdez.

Nombre del estudiante: Christian Veramendi Gamarra.

Grupo: 2, N o . de Código: 20151345 A.

Nombre de laboratorio: Operaciones Fundamentales.

Fecha de realización de laboratorio: 12 Septiembre, 2015.

Universidad, 03 Octubre, 2015

Objetivo.

Utilizarlas de manera coherente y prudente las operaciones fundamentales cuando estas sean de mucha importancia, ya que la buena aplicación de estas implicaría el gran conocimiento aprendido.

Separar mezclas utilizando las técnicas de uso más frecuentes como: decantación, filtración, destilación, extracción, centrifugación, etc.

Estudiar algunas técnicas de uso común en el laboratorio, tales como: la precipitación, decantación, filtración, etc. para ser utilizadas continuamente en los trabajos experimentales de la Química.

Lograr captar estas técnicas de trabajo y mejorarlas, para ser capaz de dominar los experimentos más complicados que se pueden dar en el ámbito de la Química.

Marco teórico. Antes de iniciar con el desarrollo de los experimentos pasaremos a mencionar unas definiciones:

Mezclas:

Están formadas por varias sustancias que no mantienen interacciones químicas. Cada sustancia de una mezcla conserva su propia identidad química y sus propiedades. En contraste con una sustancia pura que tiene una composición fija, la composición de una mezcla puede variar. Por ejemplo, una taza de café endulzado puede contener poca o mucha azúcar. Las sustancias que conforman una mezcla (como el azúcar y el agua) se conocen como componentes de la mezcla.

Algunas mezclas no tienen la misma composición, propiedades y apariencia en todos sus puntos. Por ejemplo, la textura y apariencia de las rocas y la madera varían en cualquier muestra típica. Tales mezclas son heterogéneas. Aquellas mezclas que son uniformes en todos sus puntos son homogéneas. El aire es una mezcla homogénea de las sustancias gaseosas nitrógeno, oxígeno y pequeñas cantidades de otras sustancias. El nitrógeno en el aire tiene todas las propiedades del nitrógeno puro, ya que tanto la sustancia pura como la mezcla contienen las mismas moléculas de nitrógeno. La sal, el azúcar y muchas otras sustancias se disuelven en agua para formar mezclas homogéneas. Las mezclas homogéneas también se conocen como disoluciones. Aunque el término disolución

nos trae a la mente la imagen de un líquido en un vaso o en un frasco, las disoluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.

Sabemos que toda mezcla se pueden separar sus componentes atraves de procesos fisicos. Ahora pasaremos a nombrar tecnicas de separacion de mezclas y estos son:

1) Destilación. El proceso de la destilación consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasen a fase vapor y, posteriormente, enfriar el vapor hasta recuperar estos componentes en forma líquida mediante un proceso de condensación. Es usada mayormente para mezclas homogeneas. Existentipos de destilacion que son destilacion simple, destilacion fraccionaria, destilacion por arrastre de vapor y destilacion en horno de bolas.

2) Filtracion. v Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas.El líquido que atraviesa el filtro se denomina filtrado.El filtro, en el laboratorio suele ser papel poroso, pero puede ser de otros materiales que permitan el paso de líquidos. En cualquier caso es necesario seleccionar la porosidad del filtro según el diámetro de las partículas que se quieren separar.Según la fuerza impulsora que ayuda a que el líquido pase a través del filtro, la filtración puede clasificarse en:

Filtracion por gravedad. La única fuerza impulsora para que el líquido atraviese el filtro es la gravedad. Es el método más sencillo y tradicional. Su utilidad es separar un sólido de un

líquido cuando lo que se quiere recuperar es el líquido. Ofrece la máxima superficie de filtración de manera que ésta es más rápida.

Filtracion al vacio. La fuerza impulsora para que el líquido atraviese el filtro es la que ejerce la presión atmosférica cuando aplicamos el vacío al sistema. Es el método más rápido y a veces permite la filtración de aquellas suspensiones en las que la fuerza de gravedad no es suficiente para el proceso. Su utilidad es separar un sólido de un líquido, cuando lo que se quiere recuperar es el sólido. Ofrece una menor superficie de filtración para recoger mejor el sólido. El hecho de aplicar la succión con vacío permite acelerar la velocidad de filtración.Un ejemplo de aplicación de este proceso es la separación del agente desecante de una disolución orgánica. En este caso, es necesario tener cuidado de que el sistema de vacío no succione parte del líquido filtrado o facilite la evaporación del disolvente durante el proceso.

3) Precipitado. Es un proceso de obtención de un sólido a partir de una disolución. Puede realizarse por una reacción química, por evaporación del disolvente, por enfriamiento repentino de una disolución caliente, o por cambio de polaridad del disolvente. El sólido así obtenido se denomina precipitado y puede englobar impurezas. En general será necesario cristalizarlo y recristalizarlo.

4) Decantación . Es uno de los métodos de separación de mezclas que sirve para separar solidos de líquidos y líquidos no miscibles. En el primer caso el sólido se sedimenta (por su mayor peso), luego se inclina el recipiente y dejando escurrir el líquido en otro recipiente queda sólo el sólido sedimentado.

Pesadas:

Las balanzas son instrumentos destinados a determinar la masa de un cuerpo. Las balanzas se caracterizan por su exactitud por su precisión y por su sensibilidad. La primera cualidad se refiere a la propiedad que posee cualquier instrumento físico para suministrar el resultado de una medida con un valor coincidente con el verdadero; ello implica que el error sea lo más reducido posible. El término exactitud se toma con frecuencia como equivalente al de precisión. La sensibilidad está

determinada por la aptitud de determinar con exactitud resultados de valores muy reducidos, y puede expresarse como la diferencia entre valores extremos de varias medidas de la misma magnitud.

En general en todos los métodos de análisis químicos es necesario determinar la masa (pesar) exacta en alguna etapa, y para esto se utiliza una balanza analítica de precisión de 0,1 mg. En otras ocasiones no es necesario conocer la masa de una manera tan precisa, y entonces se utilizan balanzas monoplato que son más resistentes y de menor precisión.

La balanza analítica tiene una capacidad máxima comprendida en general entre 120-200 g. La exactitud o la fiabilidad de los resultados de pesada están muy relacionados con su emplazamiento y por esto se ha de colocar en un lugar:

a) con muy pocas vibraciones.

b) sin corrientes de aire.

c) con una temperatura ambiente y humedad lo más constantes posible.

Normas de utilización de una balanza analítica

Antes de empezar se ha de asegurar que la balanza esté bien nivelada (la mayoría de las balanzas tienen una burbuja de aire que permite comprobar su nivel). Es necesario verificar que la balanza señale exactamente el cero; es caso de no ser así, hay que calibrarla nuevamente.

Para efectuar la pesada hay que tener en cuenta:

- No pesar las sustancias directamente sobre el plato de la balanza.

- Utilizar un recipiente limpio y seco: un vidrio de reloj o un recipiente lo más pequeño posible.

- El recipiente y la carga que se han de pesar tienen que estar a la misma temperatura que el entorno.

- Colocar el material que se quiere pesar en el centro del plato de la balanza.

- Al acabar el proceso de medida, retirar la carga del plato de la balanza.

Materiales.

Probeta graduada.

Tubos de ensayo.

Papel filtro.

Embudo.

Vaso precipitado.

Densímetro.

Mechero.

Solución de nitrato de plomo.

Solución de sulfato de cobre.

Solución de alumbre.

Solución de carbonato de sodio.

Solución de yoduro de potasio.

Solución de cloruro de sodio.

Observaciones, resultados experimentales y análisis

Experimento 1.

1era Mezcla.

Medimos con una probeta 10 ml de solución de yoduro de potasio. Luego procedemos agregar en un tubo de ensayo la solución de yoduro de

potasio, inmediatamente le agregamos 5 ml de solución de nitrato de plomo 0.2 M.

Lo dejamos en reposo la solución, observamos que se formó un precipitado. Notamos que se forma un líquido de color amarillo y vemos partículas suspendidas en el líquido, estas partículas son el plomo sólido amarillo insoluble en agua y muy tóxico.

2da Mezcla.

Igual que en la primera parte agregamos en un tubo de ensayo 5 ml de solución de sulfato de cobre a 10%, luego lo hacemos reaccionar con 5 ml de nitrato de plomo 2 M.

Observamos que la solución se vuelve de un color turquesa, notamos también que se formó un precipitado de color blanco, el cual es el plomo que no se disolvió en la solución.

1era mezcla.

3ra Mezcla.

Tambien que las otras dos veces tomamos 5 ml de alumbre a 5% y le agregamos lentamente unos 5 ml de la solución de carbonato de sodio.

Observamos que la solución se torna de un color lechoso.

Luego de dejar reposar las 3 mezclas, pasmos a pesar los papeles filtro que vamos a utilizar.

2da Mezcla.

3era Mezcla.

PesoPapel filtro de 1era mezcla. 1,2932 g.Papel filtro de 2da mezcla. 1,2423 g.Papel filtro de 3era mezcla. 1,3034 g.

Luego de nombrar los pesos de los papeles filtro, pasamos a filtrar cada mezcla. Con el fin de separar los precipitados de la solución.

Luego de secar los papeles filtros con sus respectivos precipitados pasamos a pesar nuevamente

PesoPapel filtro de 1era mezcla. 1,5639 g.Papel filtro de 2da mezcla. 1,6653 g.Papel filtro de 3era mezcla. 1,3730 g.

Experimento 2.

Ahora en este experimento pesamos:

Vaso precipitado de 80 ml. 49.0719 g.Luego pasamos a agregar al vaso precipitado seco, 60 ml de NaCl. El peso fue 111.7723 g. Entonces:

Masa de NaCl = 111.7723 g. – masavaso = 62,7004 g.

Luego hallamos la densidad de NaCl.

masa NaClVolumenNaCl

=62,7004 g .60ml .

=1.0450gml

Bueno como observamos 1.0450 g⁄ml es la densidad experimental.

La densidad de NaCl medida con el densímetro es 1.0540 g⁄ml.

Vemos que nuestro margen de error es ± 0,009.

Experimento 4.

En este experimento vamos ver la de densidad del pedazo de metal. Para ello medimos el peso del objeto. El peso fue 10,7478 g.

En una probeta graduada seca le agregamos 30 ml agua destilada. Observamos que el volumen del agua subió a 34 ml. Entonces:

Volumen del objeto = 34 ml – Volumen de agua = 34 ml – 30 ml = 4 ml.

Ahora pasos a hallar la densidad del objeto.

masaobjetoVolumenobjeto

=10,7478g .4ml .

=2,6869gml

Conclusiones.

Conocimos la formación del precipitado.

Conocimos 2 nuevas manera de poder hallar la densidad experimentalmente.

Aprendimos el uso correcto del densímetro.

Cuestionario.

b) ¿Cuánto de precipitado recuperado obtuvo en el 1er experimento?

1era mezcla:Masa de precipitado = 1,5639 g. – 1,2932 g. = 0,2707 g.

2da mezcla:Masa de precipitado = 1,6653 g. – 1,2423 g. = 0,4230 g.

3era mezcla:Masa de precipitado = 1,4426 g. – 1,3054 g. = 0,1372 g.

c) El medio filtrante es el elemento fundamental para la práctica de filtración, menciones, explique 3 y ¿Por qué son importantes?

Pero antes explicamos que es un medio filtrante.Un medio filtrante puede ser definido como cualquier material permeable sobre el cual, o en el cual, son separados los sólidos del fluido durante el proceso de filtración. Por consiguiente, el principal rol del medio filtrante es provocar una buena separación entre los componentes de una suspensión con el mínimo consumo de energía.

Ahora pasaremos a nombrar 3 tipos de medio filtrante.ANTRACITA. El uso del carbón de antracita como medio filtrante data de los años 30. Este es un producto particular del carbón duro que es producido de carbones selectos de Pennsylvania. Estos carbones no son encontrados en su forma terminada y tienen pocas cenizas y friabilidad mientras que es alto en antraxylor. Después de la selección el carbón es limpiado

(reducción de ceniza), Colado y clasificado a los tamaños apropiados. Debido a la forma especial de sus granos permite que el material que se encuentra en suspensión sea retenido en la profundidad del lecho filtrante. Son importantes porque es un excelente medio de filtración para clarificación del agua en uso potable o industrial, cuando es usada en combinación con arenas filtrantes.Membranas la función principal es actuar como barrera selectiva. Es decir dejar algunos componentes de la mezcla y evitar el paso de otros. La filtración con membranas se ha usado para separar proteínas, grasa y bacterias, de componentes como sales, lactosa y otros de menor tamaño molecular. La reconcentración de la leche para fabricar quesos es la segunda aplicación en este tipo de industrias después de la filtración de suero. Su importancia reside en la no existencia de cambio de fase así como en las condiciones moderadas de temperatura que se utilizan, por lo que se obtiene bajos consumo de energía.Medio filtrante de celulosa.El medio filtrante de celulosa o pulpa de madera se ha utilizado en la filtración de motores desde el comienzo. Las fibras de celulosa son de forma irregular y tienen poros más pequeños. Los poros más pequeños del medio filtrante producen más resistencia al flujo, lo cual significa clasificaciones de eficiencia más baja.El medio filtrante de celulosa tiende a acumular contaminante en la superficie debido a la configuración de los poros. La celulosa puede brindar una filtración efectiva,

pero en ciertas aplicaciones se prefieren otros tipos de medio filtrante.Medio filtrante sintético. Las fibras del medio filtrante sintético son delgadas y lisas, lo cual produce menos restricción en comparación al medio filtrante de celulosa. La forma uniforme de las fibras permite a los ingenieros utilizar el medio filtrante con el tamaño y configuración de fibras apropiados para crear la trayectoria de flujo con la menor resistencia posible. El medio filtrante sintético tiende a capturar contaminante en toda la profundidad del medio, lo cual permite una mayor capacidad de retención de contaminante.

e) ¿Qué es densidad absoluta y relativa?

La densidad absoluta o densidad normal, también llamada densidad real, expresa la masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaración al respecto, el término densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta. La densidad es una propiedad intensiva de la materia producto de dos propiedades extensivas:

La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, resultando una magnitud adimensional. La densidad del agua tiene un valor de 1 kg/l a las condiciones de 1 atm y 4 °C equivalente a 1000 kg/m3. Aunque la unidad en el SI es kg/m3, también es costumbre expresar la densidad de los líquidos en g/cm3.

f) Compara la densidad de los sólidos, líquidos y gases.Los sólidos tienen densidades altas, un poco mayores a los líquidos, mientras que los gases tienen densidades muy bajas. Como ejemplo, el plomo (Pb, un metal muy denso) tiene una densidad de

11.340 g/mL, mientras que el agua tiene una densidad de 1 g/mL. El nitrógeno (N), el componente más abundante del aire, tiene una densidad de apenas 0.00125 g/mL.

Bibliografía.

Química: La ciencia central.

Wikipedia.

Wiki libros.

Química General Petrucci 10 Edición.