Técnicas de filtración

Objetivos Conocer y controlar las formas utilizadas más comunes de separar unsólido de un líquido por filtración.

Introducción La mayoría de procesos químicos se llevan a cabo en disolución, demodo que cuando se forma una fase sólida, bien sea una impureza o elproducto deseado, es necesario separarla de la disolución. Generalmente,dicha separación se realiza mediante una filtración. En esta práctica, seestudiarán y aplicarán los métodos de filtración más usuales y loscriterios para elegir entre ellos. La filtración permite separar un líquido de un sólido mediante un material que retiene las partículas sólidas. El filtro puede realizarse condistintos materiales. Los filtros más comunes son el papel y las placas devidrio. En ambos casos, se puede escoger entre distintos tamaños deporo, de acuerdo al grosor de las partículas que necesitemos retener. Losfiltros de papel son prácticos y baratos, pero se rompen fácilmente y sonatacados por muchos agentes químicos. Otros materiales habituales sonla lana de vidrio, el algodón o la tierra de diatomeas. Además del materialy del tamaño de poro del filtro, otro aspecto fundamental de la filtraciónes la diferencia de presión que se establece entre ambas caras del filtro,pudiéndose ser a (a) presión normal (por gravedad), o (b) a vacío. Acontinuación se resume la preparación y uso de los distintos tipos defiltros de papel más usuales.

Fundamento

Material, tamaño de poro y diferencia de presión son las tres variablesprincipales de una filtración.Las técnicas principales de filtración con papel son:

Filtración con un embudo cónico. La filtración es por gravedad y, porlo tanto, relativamente lenta. El filtro puede ser cónico o de pliegues.

Para filtrar a presión normal, se utiliza un embudo cónico y se operatal como se muestra. El papel de filtro se escogerá de talforma que su porosidad se halle en consonancia con el tamaño de lapartícula del precipitado. Se colocará de la forma que se muestra en lafigura. Una vez colocado en el interior del embudo, se humedecerá elpapel con el líquido de lavado, con el fin de que la superficie externa delpapel se adhiera perfectamente con la pared interna del embudo. Tambiénes usual el filtro en pliegues en lugar de en forma cónica.El embudo con el papel de filtro se situará sobre un soporte, de formaque el vástago se halle en contacto con la pared del recipiente de recogida del líquido de filtrado, y a continuación se irá vertiendo el líquido hastael embudo, deslizándolo por la varilla. Una vez que haya pasado todo ellíquido, el sólido que pueda permanecer en el recipiente inicial se arrastraal filtro con la ayuda de la varilla y, posteriormente, con pequeñasporciones de disolvente, que al mismo tiempo actuará como líquido delavado. Debe cuidarse mucho las adiciones de producto al filtro para quela disolución no rebase nunca el borde del papel, ya que en ese casopasaría líquido sin atravesar el papel de filtro y arrastraría, al líquidofiltrado, partículas de precipitado.

Filtración con lana de vidrio

Se emplea cuando nos interesa la disolución y ésta es capaz de atacar el papel de filtro. El dispositivo utilizado es similar al utilizado en la filtración con filtro cónico o de pliegues,

sustituyendo el papel de filtro por una pequeña porción de lana de vidrio colocada en el interior del embudo, de forma que la disolución tenga que pasar por ella para alcanzar el vástago del embudo.

Filtración con un filtro de pliegues

Se emplea cuando interesa que la filtración sea especialmente rápida. Esta vez, el filtro se pliega de forma que presente la mayor superficie posible.

Filtración con placa filtrante

Se emplea cuando nos interesa el precipitado y éste, o la disolución, son capaces de atacar el papel de filtro. El dispositivo es similar al Büchner, pero no se emplea papel de filtro al ser la placa de vidrio poroso.

MATERIALES Y REACTIVOS UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA

Nitrato de plomo – Pb (NO3)2 (sólido)Yoduro de potasio - KI (sólido)Papel filtro whatman 42 (2 unidades)1 embudo 1 tubo de ensayo

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL :

Tomamos un vaso en el que preparamos nitrato de plomo, en otro vaso preparamos yoduro de potasio, luego mezclamos las soluciones y obtuvimos un precipitado de yoduro de plomo en estado sólido de color amarillo.Luego se procedió a separar parte de la solución obtenida en un tubo de ensayo, para proceder con la filtración de la solución.Se tomo un papel filtro y se procedió a darle el dobles correspondiente (cónico), se tomo otro papel y se le dio una forma cónica con pliegues.Se tomó el papel filtro cónico y se monto en el embudo, sobre un vaso, se procedió con la operación de filtración. Se tomo el tiempo de cuanto demoró en terminar de filtrar la solución de yoduro de plomo. Del mismo modo se tomó el tiempo con el papel cónico con dobles y se observaron las características del precipitado y del líquido que fue dar al vaso.

TIPOS DE FILTRO TIEMPO DE FILTRACIÓNFiltro de cono 2.35 minutos

Filtro de pliegues 2.36 minutosFiltro tipo buchner

El precipitado que quedó en el papel filtro, tiene aspecto sólido, de un color amarillo brillante (yoduro de plomo).El líquido que filtro por el papel, de aspecto líquido incoloro (nitrato de potasio).

CONCLUSIONES

Hemos llegado a entender que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Es interesante realizar una filtración, pero es más importante tener claro que componentes se mezclan para que en la hora de filtrar usemos la técnica más adecuada.

RECOMENDACIONES:

Es importante controlar los materiales, creando conciencia respecto a su uso racional y evitar accidentes dentro del laboratorio.Debemos aprender a reconocer las características del reactivo que utilizamos, para tomar las precauciones necesarias, para proteger nuestra salud.Además se debe ubicar un lugar específico para lavar los materiales que se utilizaron durante las actividades (se debe tener conciencia sobre el entorno).

ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL PAPEL (WHATMAN 42)

Grado Whatman

Whatman 42

Retención de Partículas

>2.5µm

Porosidad Medio

Velocidad de Filtración+

ASTM, 240 segundos, Herzberg, 1870 segundos

SuperficieTextura lisa,

densa.Aplicaciones

Alta retentividad, para precipitados muy finos.Carga normal, resistencia húmeda y limitada ++Patrón de laboratorio para análisis gravimétricoCrítico.

Diámetro o LO x AN

No. Whatman No. de Cat.        Paq. 100

4.25cm 1442-042 09-856A5.5 1442-055 09-855AA7 1442-070 09-855A9 1442-090 09-855B11 1442-110 09-855C12.5 1442-125 09-855D15 1442-150 09-855E18.5 1442-185 09-855F24 1442-240 09-856B32 1442-320 09-856D40 1442-400 09-856E

Filtración con embudo Büchner. La filtración se acelera cuando se conecta el kitasato a un sistema de vacío.Una filtración lenta disminuye el riesgo de que parte del sólidoprecipitado atraviese el filtro, un hecho corriente cuando las partículassólidas son muy finas; ahora bien, el filtro retendrá una parte significativade la disolución, cuyo contenido impurificará al sólido. En una filtraciónrápida a vacío, es más fácil que parte del sólido atraviese el filtro; sinembargo y debido a la succión, el sólido retenido en el filtro quedamucho más seco que en el caso anterior.Por tanto, si el producto buscado está disuelto y se desea separar deuna impureza sólida, probablemente se escogerá una filtración conembudo cónico. En el caso de que el producto buscado sea el sólido,probablemente se preferirá utilizar el embudo Büchner.Es posible realizar variantes sobre los métodos descritos. Así, se puedeaumentar la superficie de filtración en un embudo cónico doblando elfiltro con pliegues. O se puede disminuir el riesgo de que el precipitadoatraviese el filtro Büchner, si se filtra por gravedad y solamente se

succiona al final. También se puede sustituir el embudo Büchner, confiltro de papel, por un embudo con filtro de vidrio poroso (placa filtrante)cuando la disolución es capaz de atacar el papel de filtro.

Para filtrar a vacío con Büchner, se cortará un círculo de papel defiltro de diámetro igual al del interior del embudo Büchner. El filtrodebe cubrir por completo todos los orificios de la placa del Büchner,pero no debe subir por las paredes del embudo. Al colocarlo debe quedarcompletamente liso, sin arrugas y perfectamente adherido a la superficiedel Büchner, para que no pueda pasar nada de sólido por sus bordes. Estose consigue fácilmente humedeciendo el papel con el disolvente utilizadoy succionando un poco. El embudo se adosa a un kitasato y latubuladura lateral se conecta al aparato productor de vacío (una trompade agua o una bomba de vacío). Después, sin succión, o mejor, sólo conuna ligera succión, para evitar evaporaciones innecesarias, se echa lamezcla (o parte de ella) dentro del embudo, de la forma descritaanteriormente para la filtración a presión normal. Entonces se aplica todoel vacío (o el máximo deseado). Se debe utilizar una varilla de vidrio ouna espátula para que, ayudándose con ella, se pueda pasar lo másrápidamente posible toda la masa cristalina al embudo. Las restantesoperaciones son similares a las descritas en la filtración a presión normal.Debe procurarse desconectar el kitasato del generador de vacío antes decerrar éste, sobre todo cuando se trata de una trompa de agua, pues ladiferencia de presiones, en caso contrario, hará que el agua pase alkitasato impurificando o en el mejor de los casos diluyendo el líquidofiltrado.

La filtración a nivel industrial se usa en la minería-metalurgia, del papel, en la medicina,Alimentos, elaboración de bebidas gaseosas y alcohólicas, plantas químicas, etc.

bibliografía1. A. Horta, S. Esteban, R. Navarro, P. Cornejo, C. Barthelemy,Técnicas Experimentales de Química, UNED, 3ª ed, 1991.2. D. C. Harris, Análisis Químico Cuantitativo, Reverté, 2001.3. M. A. Martínez Grau, A. G. Csákÿ, Técnicas Experimentales enSíntesis Orgánica, Síntesis, 1998.4. R. Q. Brewster, C. A. Vanderwerf, W. E. McEwen, Curso Prácticode Química Orgánica, Vertix, Alhambra. 1975