UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUIMICA CURSO DE: LABORATORIO TECNICAS BÁSICAS EN QUIIMICA (1000025-05)

PROGRAMA CALENDARIO: PRIMER SEMESTRE DE 2012 INFORME DE LABORATORIO

PRACTICA N°3 SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS MEZCLAS PRESENTADO A: JOSÉ LEOPOLDO ROJAS A. /MAURICIO VARGAS

PRESENTADO POR: DANIEL ARAMBURO VELEZ-01143081 MÓNICA ALEJANDRA MÉNDEZ VÁSQUEZ-01125487

ISABELLA QUIROZ CUARÁN-011225443 23 DE MARZO DE 2012

1. OBJETIVOS

Emplear algunos métodos de separación de los componentes de mezclas.

Aprender a calcular la concentración de disoluciones en varias unidades.

Mejorar las capacidades de observación y descripción de los fenómenos físicos y químicos.

2. METODOLOGIA La seguida por las guías.

3. TABLAS DE DATOS Y OBSERVACIONES Tabla de datos No. 1. Datos de las observaciones del efecto Tyndall para diferentes sustancias.

CONTENIDO DEL TUBO OBSERVACION DEL EFECTO TYNDALL

FeCl3 Los rayos de luz se dispersan

FeCl3+Na2SO4 Se observa un haz de luz sobre la solución

FeCl3+Na2SO4 (decantado) En la fase superior no se dispersa, mientras en la inferior ocurre el efecto

Tyndall.

Agua+Arena Ocurre el efecto Tyndall

Agua+Arena (Filtrado) Se observa el efecto Tyndall.

Tabla de datos No.2. Datos de masa de la disolución de Dicromato de Potasio en

solución y seco para determinar la densidad y la concentración de la solución.

MASA (g) ±0,001

Vidrio de Reloj vacio 47,320

Vidrio de reloj + 10 mL de disolución 57,798

Vidrio de reloj + residuo sólido 48,238

Tabla de datos No.3. Datos del peso molar del soluto (Dicromato de potasio) y

solvente (agua), para calcular el número de moles de soluto y solvente en el cálculo

de la concentración de la disolución.

SUSTANCIA PESO MOLAR (g/mol)

Agua 18,015

Dicromato de Potasio 294,18

Tabla de datos No.4. Datos de masa de la Arena en los tamices de separación para

determinar el porcentaje por tamaño de partícula en la mezcla.

No. TAMIZ APERTURA MASA (g) ±0,01

10 2 mm 14,30

12 1,70 mm 3,35

16 1,18 mm 5,80

20 850 µm 6,04

120 125 µm 22,78

Fondo -------- 8,40

4. TRATAMIENTO DE DATOS

4.1. Tratamiento de datos para la solución de Dicromato de Potasio. Se

utilizaran las siguientes convenciones.

Vsln=Volumen de solución.

Vsol=Volumen de soluto

msolv= Masa de solvente

msol=Masa de soluto

msln=masa de solución

nsol=Moles de soluto

nsolv=Moles de solvente

w1=Masa del vidrio de reloj vacio

w2=Masa del vidrio de reloj con solución

w3=masa del vidrio de reloj con residuo sólido.

PMsol=Peso molar del soluto

PMsolv=Peso molar del solvente.

ρ=Densidad de la solución.

Tratamiento de datos para determinar la densidad de la disolución.

Tratamiento de datos para determinar la concentración de la disolución.

Molaridad (M)

(

)

Molalidad (m)

( )( )

Porcentaje peso a peso (% p/p)

Porcentaje peso a volumen (% p/v)

fracción molar del soluto (xsol)

fracción molar del solvente (xsolv)

partes por millón (ppm)

( ) (

)

( ) ( )

4.2. Muestra del tratamiento de datos para determinar el porcentaje de

masa para cada uno de los tamaños de tamiz, a partir del dato de la

masa en el tamiz No. 10. Se utilizaran las siguientes convenciones.

mT=Masa total

m10=Masa en el tamiz No. 10

%10=porcentaje de masa en el tamiz No.10.

5. TABLAS DE RESULTADOS

Tabla de resultados No. 1. Datos de la concentración y densidad de la disolución de Dicromato de Potasio.

CONCENTRACION VALOR

Molaridad (M) 0,31205 mol/L

CONCENTRACION VALOR

Molalidad (m) 0,32642 mol/Kg

Porcentaje peso a peso (%p/p) 8,7212 %

Porcentaje peso a volumen (%p/v) 2,0918%

Fraccion molar del soluto (xsol) Fraccion molar del solvente (solv)

Partes por millón 87612 ppm

Densidad 1,0478 g/mL

Tabla de resultados No.2. Datos de porcentaje de masa para cada uno de los

intervalos de tamaño de partícula. INTERVALO PORCENTAJE DE MASA (%)

>2000 µm 23,57

2000 µm -1700 µm 5,52

1700 µm – 1180 µm 9,56

1180 µm - 850 µm 9,96

850 µm – 125 µm 37,55

<125 µm 13,84

6. DISCUSION DE RESULTADOS.

El efecto Tyndall se da en las dispersiones coloidales como la del Cloruro Férrico en agua, o como la suspensión de arena en agua debido a que las partículas que componen la fase dispersa son de tipo coloidal, es decir son más grandes que las que componen el soluto en una solución por ejemplo. La luz del rayo laser es dispersada al atravesar el coloide, debido a que las partículas de la dispersión son de una dimensión mayor o similar a la de la longitud de onda del rayo, por lo que el haz del luz proveniente de este interactúa con las moléculas siendo reflejado y dispersado dentro del tubo de ensayo. Por su parte en el agua y en las soluciones verdaderas el haz de luz no interactúa con las partículas del soluto, debido a que estas son más pequeñas que la longitud de onda del laser, por lo que este puede pasar a través, sin interactuar con estas. En el caso de la mezcla de Cloruro Férrico (FeCl3) y Sulfato de Sodio (Na2SO4), se produce una reacción, generando Cloruro de Sodio (NaCl) y Sulfato Ferrico (Fe2(SO4)3), el primero es soluble en agua; luego se genera una solución verdadera y no se observa el efecto Tyndall, En el fondo queda una dispersión de Sulfato férrico, en el cual se observa el efecto Tyndall.

El método de evaporación fue utilizado para separar un soluto (Dicromato de Potasio) de una solución, aprovechando la cristalización de la sal para tomar los datos de las masas de la solución y del soluto. Estos dos datos, junto con los pesos molares del soluto y el solvente fueron suficientes para obtener la concentración de la solución en varias unidades, además de la densidad de la misma. Se puede evidenciar que la solución está bastante diluida, ya que las proporciones tanto peso a peso (8,7212 %) como peso a volumen (2,0918%) del soluto son bastante pequeñas además de los bajos valores de Molalidad (0,32642 mol/Kg) y Molaridad (0,31205 mol/L) de la solución. Se pudo haber generado algún error en la medición, sobre todo en la de la masa del vidrio de reloj + residuo solido, debido a que el método utilizado para la evaporación del solvente (agua) involucraba vapor de agua, este se condensaba en contacto con el petri y humedecía

nuevamente el soluto; por lo anterior no se puede garantizar que el peso registrado para el soluto sea exacto, ya que en el momento de realizar la medición pudo no haberse encontrado 100% seco.

En el tamizado o separación por diferencia de tamaño de partícula, se pudo determinar el porcentaje en masa de partículas por intervalo de tamaño. A partir de cinco tamices se determinaron seis intervalos de tamaño de partícula, en los que el mayor porcentaje se evidencia en el intervalo 850 µm – 125 µm (37,55 %), que corresponden a tamaño arena media-fina; le sigue en porcentaje el intervalo de >2000 µm (23,57 %) que corresponden a sedimentos tamaño grava. En general se puede decir que es un sedimento mal sorteado ya que existen en un porcentaje apreciable (no menor a 5,52 % para el intervalo 2000 µm -1700 µm) todos los tamaños de grano (partícula).

7. Conclusiones.

Los métodos de separación utilizados son eficaces cuando no se requiere un nivel de certeza elevado. En el caso de la evaporación es adecuada cuando se requiere separar un soluto de una solución, ya que la evaporación del solvente produce la cristalización del soluto, y este puede ser obtenido para medir sus propiedades extensivas. En el caso del tamizado es adecuado cuando se requiere separar sólidos teniendo como criterio el tamaño de sus partículas, sin embargo este método de separación nos dice nada de la composición química de las partículas; de igual manera si se requiere una mayor precisión en los tamaños de las partículas se deben usar una mayor cantidad de tamices.

Se calculó la concentración de una solución de Dicromato de Potasio, teniendo como datos iniciales el volumen y la masa de una muestra de solución además del peso molar del soluto y del solvente y obteniendo mediante un método de separación de mezclas (evaporación) la masa del soluto. Estos datos fueron suficientes para calcular varias unidades en las que se puede expresar la concentración de una solución. Este es un método experimental que utiliza las propiedades físicas de los componentes de la solución para calcular su concentración.

Mediante la observación del efecto Tyndall se pudo describir un fenómeno físico propio de las dispersiones coloidales e identificar un fenómeno químico como la reacción del Cloruro Férrico (FeCl3) y el Sulfato de Sodio (Na2SO4), ya que mediante el cambio de propiedades físicas que se pueden evidenciar en la no ocurrencia del efecto Tyndall se pudo inferir que existió una reacción que es un fenómeno químico.

8. BIBLIOGRAFIA PETRUCCI, R; QUÍMICA GENERAL, DECIMA EDICIÓN, Ed. PEARSON, Pág.

587-589

WITHEN, K; QUIMICA GENERAL, TERCERA EDICIÓN, Ed. McGraw Hill, Pág. 366-367

9. ANEXOS. Grafica No. 1. Datos de porcentaje de masa v.s. Tamaño de particula de una

muestra de material solido.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

>2000 2000-1700 1700– 1180 1180-850 850–125 <125

Po

rce

nta

je d

e m

asa

(%)

Intervalo de tamaño de particula (µm)

DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA