Informe Trabajo Práctico Nº 2: Sistemas Materiales:

Objetivo del Trabajo Práctico:

Separar los componentes de sistemas materiales heterogéneos y homogéneos, a fin de lograr, por parte del alumno, el dominio de las técnicas y elementos de laboratorio.

-Experiencias a realizar: El trabajo práctico consta de dos experiencias:

1. Separación de un sistema sólido heterogéneo: consiste en separar fases de una mezcla de arena, limaduras de hierro y cromato de potasio.

2. Separar, utilizando el método de decantación, una dispersión de líquidos inmiscibles: consiste en separar una mezcla de hexano, yodo y agua.

Introducción teórica:

Para la realización de dicha experiencia se tuvieron en cuenta algunos conceptos básicos en lo referente a sistemas materiales.

Sistema material: Es toda porción de materia aislada real o arbitrariamente del resto del universo para someterlo a estudio.

Propiedades Intensivas: Son aquellas que no dependen de la masa como por ejemplo: Densidad, Peso Específico, Conductividad Eléctrica y Térmica, etc.

Propiedades Extensivas: Son aquellas que a diferencia de las anteriores, si dependen de la masa. Ejemplo: Peso, volumen, calores de reacción, etc.

Sistemas homogéneos: Son aquellos que poseen los mismos valores de las propiedades intensivas (determinadas en igualdad de condiciones) en todos sus puntos (ejemplo: agua de mar o río filtradas).

Sistemas heterogéneos: Son aquellos que presentan variaciones de, por lo menos una, propiedad intensiva en alguna de sus porciones (ejemplo: una mezcla de agua líquida y trozos de hielo).

Fase : Son las porciones de un sistema heterogéneo con iguales valores de las proporciones intensivas (determinadas en iguales condiciones).

Criterio de homogeneidad: El sistema que presenta homogeneidad al ser observado con el ultramicroscopio.

Solución : Es un sistema homogéneo formado por dos o más componentes.

Sedimentación : Método de segregación de fases de un sistema heterogéneo, que consiste en la separación de un sólido suspendido en un líquido, o por un líquido suspendido en otro, por acción de la fuerza de gravedad, aprovechando la diferencia de pesos específicos existentes entre la fase sólida y líquida.

Decantación : Método de segregación de fases de un sistema heterogéneo, que consiste en separar un sólido ya sedimentado del líquido sobrenadante, utilizando algún método

mecánico. El término se aplica también, a la separación de dos líquidos inmiscibles por acción de la gravedad y a la posterior operación mecánica de separación efectiva de los mismos.

Disolución: Método de segregación de fases de un sistema heterogéneo, que se emplea para separar un sólido soluble en un solvente dado, de otro que no lo es. El sólido soluble forma una solución con el solvente, la cual puede ser fácilmente separada del sólido insoluble, empleando sedimentación y decantación, centrifugación y/o filtración.

Filtración : Método de segregación de fases de un sistema heterogéneo, que se utiliza para separar la fase sólida de las dispersiones de sólidos en líquidos o en gases. Consiste en hacer atravesar la dispersión en un medio poroso, el tamaño de cuyos poros es inferior al de las partículas sólidas de la dispersión, las cuales quedan retenidas.

Destilación: Aprovecha la diferencia de puntos de ebullición de los componentes de una solución. Calentándola, el componente más volátil, es decir, el que hierve a menor temperatura, se evapora. Mediante el enfriamiento de vapores, estos se condensan y se recupera el componente más volátil (fracción de cabeza). El componente menos volátil queda en el recipiente para la destilación (fracción de cola).

Calcinación: Si bien no es una operación física de fraccionamiento ni de separación de fases, si no que es un proceso químico, puede ser empleada para separar fases en ciertos casos especiales. En este trabajo práctico se utilizará para separar el papel de filtro, que por acción del calor se transforma en sustancias volátiles al combinarse con el oxígeno del aire, de la arena, que no es alterada por el calor. El proceso consiste en calentar el objeto a altas temperaturas en presencia del aire.

1 ra Parte (Separación de los componentes de un Sistema Heterogéneo)

Materiales Utilizados:

-Vaso de Precipitados. –Aro de Hierro con Nuez.-Papel de Filtro. –Embudo.-Varilla de Vidrio. –Tela metálica.-Trípode de Hierro. –Matraz de Erlenmeyer-Soporte Universal. – Crisol de Porcelana- Mechero. –Pinza de Metal -Vidrio de Reloj. - Imán-Triángulo de Pipa.

Procedimiento Realizado:

Se pesa muestra conformada por cromato de potasio (K2CrO4), limaduras de hierro y arena.

Recubrimos con un papel un imán, y procedemos a imantar las limaduras de hierro, con el objeto de separarlas de la muestra.

Una vez que no se extrae mas hierro, se remueve el papel del imán, depositando las limaduras en un vidrio de reloj y se procede a pesarlas.

Se traslada el sistema restante a un vaso de precipitados, y se le introduce agua al mismo, se agita el sistema con la ayuda de la varilla de vidrio.

Por filtración, se separa la fase sólida (arena) de la fase líquida (cromato de potasio -K2CrO4) con agua. Se hace uso del soporte correspondiente, con el objeto de sostener el un embudo, y debajo del mismo un matraz erlenmeyer, donde se recogerá la parte líquida del sistema cuando se finalice la filtración.

Se recubre el embudo con papel filtro, y se procede a verter el contenido del vaso de precipitados en el embudo, con la ayuda de la varilla de vidrio, y agua destilada. Se observa que lentamente, la fase líquida es depositada en el erlenmeyer, mientras que la fase sólida queda en el papel filtro.

Una vez que todo el líquido ha pasado a través del papel, se remueve el mismo, y se lo traslada a un crisol.

Se enciende el mechero, previamente se colocó el trípode en posición y sobre el mismo la tela metálica, y se posiciona allí el crisol, hasta que el papel esté seco en su totalidad

Con ayuda de la pinza metálica, se posiciona el crisol sobre el triángulo de pipa, dando inicio a la calcinación del papel de filtro. Se observa que si bien la calcinación no es un proceso de fraccionamiento, la misma se puede aplicar en este caso para obtener la cantidad de arena que había sistema inicial (Ya que el calor no altera la cantidad de arena), sin que queden rastros del papel de filtro.

Al notar que ya no quedaba más papel de filtro, se retiró el crisol con ayuda de la pinza metálica. Una vez enfriado pesamos la cantidad de arena.

Se lava todo el material utilizado.

Datos Obtenidos en la Experiencia:

Masa de la muestra: 1.58g Masa de las limaduras de hierro en la muestra: 0.2115g Masa de arena en la muestra: 1.2999g Masa de Cromato de Potasio en la muestra: 0.0686g

Nota: Se sumaron las masas de las limaduras de hierro y arena, y se las restaron a la masa total del sistema inicial, con esta operación se obtuvo la cantidad de cromato de potasio (K2CrO4) que había inicialmente ya que no se procedió a realizar la destilación simple. Cabe agregar que al realizar dicho movimiento, la pérdida del sistema al separar sus componentes será nula.

Conclusiones:

Se concluye que mediante esta experiencia se puede apreciar que un sistema heterogéneo tiene variaciones de propiedades intensivas en sus porciones, las cuales pueden ser aprovechadas para separar sus fases, y obtener por separado cada componente mediante distintos métodos se separación de fases. En este caso, los métodos utilizados son: la Imantación (Mediante la utilización de un Imán, el cual atrae las

limaduras de hierro para separarlas del resto del sistema), y la Filtración (Procedimiento mediante el cual se separó la fase sólida – Conformada por arena- de la fase líquida).

2 da Parte (Separar un Sistema Heterogéneo de Líquidos Inmiscibles)

Materiales Utilizados:

- Soporte Universal. -Aro Metálico con Nuez.

-Ampolla de Decantación. -Vaso de Precipitados.

-Matraz de Erlenmeyer.

Procedimiento Realizado:

Se coloca en la ampolla de decantación la mezcla conformada por Hexano y Agua con Yodo.

Se agita el sistema y se espera a que se separen las dos fases, se observa que la más densa (Agua con Yodo) quedará en la parte inferior de la ampolla, mientras que la fase que posee menor densidad quedará en la parte superior.

Se coloca la ampolla en un aro metálico con nuez, sujeta a un soporte. Se procede a separar mediante decantación la fase inferior abriendo

cuidadosamente la llave para el paso del líquido (Este se depositó en un vaso de precipitados que se colocó debajo de la ampolla), una vez que finaliza, se cierra la llave, dejando únicamente en la ampolla la parte superior (Hexano).

Se abre la llave y se retira el hexano en un erlenmeyer.

Nota: No se han medido los volúmenes de los componentes de la mezcla, por lo cual, no se podrá hacer ninguna operación, solamente se procedió a separar correctamente cada fase del sistema que se conformó.

Conclusiones:

Mediante esta parte de la experiencia, se ha puesto en práctica, la correcta separación de líquidos inmiscibles de un sistema heterogéneo, se ha expuesto la manera ordenada y seria de proceder cuando debemos realizar este tipo de separaciones, para así poder obtener datos confiables.

Cuestionario:

1. ¿Puede existir un sistema heterogéneo formado por una misma sustancia? Justifique su respuesta.

-Si, es posible que exista un sistema de este tipo conformado por una misma sustancia. Un claro ejemplo es tener la misma sustancia en distintos estados de agregación, como por ejemplo agua en estado líquido y hielo (En estado sólido).

2. Indique si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones, justificando cada respuesta.

A- Las propiedades intensivas de las soluciones dependen de su composición.

B- Los métodos de fraccionamiento permiten separar los componentes de soluciones.

C- Una sustancia compuesta es un sistema heterogéneo ya que está formado por varios elementos.

a) Verdadero: Ya que en una solución puede haber dos o más componentes, y aunque estas propiedades no dependen de la masa, si van a depender de las propiedades de cada componente.

b) Verdadero: Esto es verídico, ya que estos permiten separar los componentes de una solución, mediante la destilación, la cristalización y la disolución fraccionada.

c) Falso: Las sustancias compuestas solo indican que están formadas por átomos de diferentes elementos, pero no se evidencia en ellas separación de fase, por ejemplo el agua, es un sistema homogéneo, y a su vez una sustancia compuesta.

3. Indique cuáles de los siguientes sistemas son homogéneos y cuáles heterogéneos. En los sistemas heterogéneos indique cuántas fases tiene y cuáles son:

A. Agua Líquida.B. Hielo y Agua líquida.C. Solución de sal en agua.D. Agua líquida y aceite.E. Agua líquida y plomo.

a) Sistema homogéneo.b) Sistema Heterogéneo con dos fases, una el agua líquida y la otra el hielo.c) Sistema homogéneo.

d) Sistema heterogéneo con dos fases, una el agua líquida, y la otra el aceite.e) Sistema heterogéneo con dos fases, una el agua líquida, y la otra el plomo.

4. ¿Por qué decimos que la salmuera se fracciona por destilación y el agua no?

La salmuera se fracciona por destilación debido a que es una solución compuesta por agua y sal, a diferencia del agua que no lo es. Por esta razón, el método para fraccionar la salmuera, es la destilación, en la cual el agua se evapora, dejando una concentración de sal en el recipiente.

5. La propiedad intensiva es un criterio para diferenciar:

A. Una sustancia pura simple de una compuesta.B. Metales de no metales.C. Un sistema homogéneo de uno heterogéneo.D. Una solución de una sustancia pura.

6. El agua de mar es sometida a un proceso de destilación. La operación realizada es:

A. Una descomposición.B. Un fraccionamiento.C. Un proceso de enfriamiento.D. Una transformación química.

7. Entre las Propiedades propuestas a continuación, señalar con una E las extensivas y con una I las Intensivas.

Densidad PesoVolumen OlorSabor Punto de FusiónPunto de Ebullición Masa