Laboratrio N°2_PQ112_Lapa Moscoso

7/21/2019 Laboratrio N2_PQ112_Lapa Moscoso

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Universidad Nacional de Ingeniera Pgina 1

Fecha de realizacin: 20/04/2013

Fecha de entrega: 27/04/2013

Alumno: Lapa Moscoso Henry Sal

I. OBJETIVOS: Conocer los aspectos tericos de las tcnicas usadas en el laboratorio,

denominadas operaciones fundamentales las cuales comprenden:Calentamiento, Filtracin, absorcin, Cristalizacin, destilacin,sublimacin, extraccin por solventes.

Realizar algunas tcnicas de separacin a los componentes de una mezcladependiendo de las propiedades fsicas que muestren los componentes de lamezcla.

Realizar una reaccin de precipitacin, separar el producto slido ydeterminar el rendimiento del precipitado obtenido.

II. INTRODUCCION Composicin de la materia

La materia puede clasificarse en sustancias puras o mezclas.Una sustancia pura se caracteriza porque tienen composicin definida, nopueden separarse por mtodos fsicos en otras sustancias ms simples ydurante un cambio de estado su temperatura se mantiene constante.


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Una mezcla es un sistema material formado por dos o ms sustancias puraspero no combinadas qumicamente. En una mezcla no ocurre una reaccinqumica y cada uno de sus componentes mantiene su identidad ypropiedades qumicas. No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas,

es decir, que sus componentes pueden reaccionar entre s en determinadascondiciones ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor decombustin interna.Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios fsicos comodestilacin, disolucin, separacin magntica, flotacin, filtracin,decantacin o centrifugacin. Si despus de mezclar algunas sustancias,stas reaccionan qumicamente, entonces no se pueden recuperar pormedios fsicos, pues se han formado compuestos nuevos. Aunque no haycambios qumicos, en una mezcla algunas propiedades fsicas, como el punto

de fusin, pueden diferir respecto a la de sus componentes. Latemperatura vara durante el cambio de estado.Las mezclas se dividen en heterogneas y homogneas. Heterogneascuando constan ms de dos o ms fases, homogneas o soluciones constande una sola fase.

Tcnicas de separacin de mezclasPara mezclas solidas se usan las siguientes tcnicas de separacin:

o Lixiviacin.-La lixiviacin es un proceso por el cual se extrae uno o variossolutos de un slido, mediante la utilizacin de un disolvente lquido. Ambasfases entran en contacto ntimo y el soluto o los solutos pueden difundirsedesde el slido a la fase lquida, lo que produce una separacin de loscomponentes originales del slido.

o Extraccin.-Se basa en la transferencia selectiva del compuesto desdeuna mezcla slida o lquida con otros compuestos hacia una fase lquida(generalmente un solvente orgnico). La eficacia de esta tcnica depende

de la diferencia de solubilidad en el disolvente de extraccin entre elcompuesto deseado y los otros compuestos presentes en la mezcla inicial.

Para mezclas liquidas de una sola fase se usan las siguientes tcnicas deseparacin:


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o Destilacin.- Es la operacin de separar, mediante vaporizacin ycondensacin, los diferentes componentes lquidos, slidos disueltos enlquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntosde ebullicin de cada una de las sustancias. Existen varios tipos de

destilacin por ejemplo: destilacin simple, destilacin fraccionaria,destilacin al vaco, destilacin azeotrpica.o Cristalizacin.-La cristalizacin es un proceso en donde se aprovecha la

diferencia en los puntos de solidificacin de los componentes.

Para mezclas heterogneas solido-liquido se usan las siguientes tcnicas deseparacin:

o Filtracin.-Proceso de separacin de slidosen suspensin en un lquido mediante unmedio poroso, que retiene los slidos ypermite el pasaje del lquido. Se tienen lossiguientes tipos de filtracin.

o Filtracin simple.-Se realiza vaciando lamezcla sobre un embudo que contiene unpapel filtro, el embudo se soporta sobre unaro de hierro o un trpode.

o Filtracin al vaco.- Se utiliza cuando serequiere un proceso ms rpido, se utiliza unembudo de Buchner que contiene orificio ayse coloca el papel filtro ya cortado tapandolos orificios. Cuando el lquido es importantese coloca una trampa entre el Erlenmeyer yla trompa de succin, porque existe elpeligro que el agua se devuelva y contamine

el filtrado.


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o Decantacin.-Es un mtodo fsico deseparacin de mezclas heterogneas, estaspueden ser formadas por un lquido y unslido, o por dos lquidos. Es necesario

dejarla reposar para que el slido sesedimente, es decir, descienda y sea posiblesu extraccin.

Punto de ebullicin:El punto de ebullicin es aquella temperatura enla cual la materia cambia de estado lquido a gaseoso, es decir se ebulle. Enun lquido, el punto de ebullicin es la temperatura a la cualla presin de vapor del lquido es igual a la presin del medio

que rodea al lquido. En esas condiciones se puede formarvapor en cualquier punto del lquido.La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de laenerga cintica media de las molculas. A temperaturasinferiores al punto de ebullicin, slo una pequea fraccinde las molculas en la superficie tiene energa suficientepara romper la tensin superficial y escapar. Esteincremento de energa constituye un intercambio de calor queda lugar al aumento de la entropa del sistema (tendencia aldesorden de las partculas que lo componen).Tambin depende de la masamolecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de estasustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar,covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente -dipolo inducido o puentes de hidrgeno)

El principio de Arqumedes:El principio de Arqumedes es un principio fsico que afirma

que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluidoesttico, ser empujado con una fuerza ascendente igual alpeso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. Deeste modo, cuando un cuerpo est sumergido en el fluido segenera un hidrosttico resultante de las presiones sobre lasuperficie del cuerpo, que acta siempre hacia arriba a


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travs del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valorigual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newton (en elSI) y su ecuacin se describe como:

Donde es la densidad del fluido, V el volumen del cuerpo sumergido yg laaceleracin de la gravedad.

III. MATERIALES Y REACTIVOS1)Experimento N1

Solucin de KI 0.2M

Solucin de Pb(NO3)20.2M Solucin de Cu(SO4) al 10% Solucin de alumbre al 5% Carbonato de sodio Tubos de ensayo Papel filtro Estufa Embudo Probetas Balanza analtica

2)Experimento N2 Balanza analtica. Vaso de precipitado (100ml) Solucin de cloruro de sodio (50ml). Probeta Densmetro.


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3)Experimento N3 Mechero Probeta de 10ml Tubo de ensayo Vidrio Molido

4)Experimento N4 Piceta Probeta de 50ml Pieza de Metal

IV. PROCESO QUIMICO1)Experimento N1

a) Enjuagar bien con agua destilada un tubo de ensayo, medirluego con una probeta 10ml de solucin de yoduro de potasio.A continuacin, mida con la probeta 5ml de la solucin denitrato de plomo 0.2 M y agregar lentamente a la solucindel tubo de ensayo. Observar la formacin de un precipitado.

Dejar reposar.b)Echar en un tubo de ensayo 5ml de sulfato de cobre al 10%

y hgalo reaccionar con la solucin de nitrato de plomo al 0.2M, empleando 5ml que los agrega lentamente. Dejar reposar.

c) Tomar 5ml de una solucin de alumbre al 5% y agrguelelentamente unos 5ml de la solucin de carbonato de sodio.Observar el precipitado y dejar reposar.

d) Filtrar sucesivamente cada una de las 3 soluciones. Tener encuenta que para filtrar tomar un papel de filtro y pesar

separadamente y anotar el peso de cada uno. Doblar el papelde filtro y colocarlo en el embudo debajo del cual debe haberun vaso pequeo, agitar el contenido del tubo y pasarrpidamente el precipitado al filtro, colocar un tubo deprueba debajo del embudo y rena algunos ml del filtrado conello enjuagar las paredes del contenido al filtro para as


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recoger todo el precipitado del tubo. Repetir el enjuague deltubo si es necesario, recogiendo el filtrado en un vaso.

e) Lavar las paredes del filtro con un pequeo chorro de aguadel frasco lavador o piceta para quitar los residuos de

nitrato de potasio que es soluble. Puesto que el yoduro deplomo es ligeramente soluble en agua es necesario usar lamenor cantidad posible de agua. Finalmente enjuagar el tubocon 1ml de alcohol etlico, colocando dicha solucin sobre elprecipitado que est en el filtro con el objeto de eliminartoda el agua estas precauciones son vlidas para el punto a ,en las pruebas b y c proceder normalmente.

f) Luego quitar el papel filtro con cuidado y colocarlo sobre otropapel filtro extendido y secar en la estufa a 110 C

2)Experimento N2a)Despus de comprobar la nivelacin de la balanza analtica,

pese un vaso limpio de 100ml con aproximadamente la mitadde la solucin de cloruro de sodio que hay en la mesa. Anoteel peso con aproximacin al dcimo gramo (0.1g).

b)Mida el volumen de la solucin con la probeta de 250ml conuna aproximacin al dcimo de ml. Pesar el vaso sin el lquido.Por diferencia de pesos obtenga el peso de la solucin. Luego,calcular la densidad de la solucin.

c) Utilizando la misma solucin de la probeta graduada,completar con la misma solucin el volumen hasta el 250ml.Agitar para favorecer la mezcla y luego enfriar hasta 20Csi fuera posible. En la solucin se sumerge lentamente y concuidado un densmetro seco, determinando la lectura por elnivel del lquido. Hacer 3 4 lecturas y tomar la medida.

Determinando la densidad el densmetro se lava con agualimpia, se seca y se guarda en el estuche.


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3)Experimento N3a)Hervir con ayuda del mechero, unos 10ml de agua de cao,

sin que se produzcan salpicaduras, en el tubo de ensayo

fijndose hacia a donde apunta el tubo de ensayo.b)Repetir la misma operacin anterior pero esta vez agregandovidrio molido al tubo de ensayo y observar.

4)Experimento N4a)Medir el volumen de algunas sustancias solidas por

desplazamiento de agua. Colocar unos 15ml de agua destiladaen una probeta graduada de 25ml de capacidad. Anotar dicho

volumen con una aproximacin de 0.1ml en su cuaderno.b) Pesar una muestra de metal, en la balanza al decigramo

anotar dicho peso con aproximacin de 0.1gr.c) Transfiera esta masa pesada de metal a la probeta graduada

que contenga la cantidad medida de agua, golpear ligeramentela probeta para eliminar las burbujas de aire. Anotar elvolumen ledo con la aproximacin de 0.1ml. Este nuevovolmenes es el volumen del metal ms el agua. La diferenciaentre este volumen y el volumen original de agua, ser elvolumen de la muestra del metal que peso.

V. OBSERVACIONES, RESULTADOS EXPERIMENTALES Y ANALISIS1)En el Experimento N1

a. En este experimento se pidi mezclar 10ml de KI0.2M con los 5ml de Pb(NO3)2 al 0.2M.

La ecuacin balanceada est dada por la siguiente formula

Pb(NO3)2(ac)+ 2KI(ac) PbI2+ 2KNO3(ac)


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Del anlisis del precipitado, se observ que el compuesto decolor amarillo que precipit, le corresponde al PbI2(s) segnlas reacciones correspondientes. Esta reaccin en particularnos hizo pensar en lo particular de la qumica de que al

combinar dos compuestos de colores diferentes, se puedeobtener uno de un color que intuitivamente, no esperaramos.

b. En este experimento solo se pidi mezclar losreactivos (5ml de Pb(NO3)2y 5 ml de CuSO4La reaccin que se forma es

Pb(NO3)2+ CuSO4 PbSO4+ Cu(NO3)2

Analizando el precipitado formado en esta experiencia es elcompuesto PbSO4el cual toma un color blanco.

c. En este experimento solo se pidi mezclar 5ml deKAl(SO4)2al 5% y 5ml de Na2CO3La reaccin que se forma es:

KAl(SO4)2.12H2O + 2Na2CO3 KAl(CO3)2+2Na2(SO4)2

En esta experiencia es el KAl(CO3)2el cual precipita, tomandotambin un color entre blanquecino y transparente.

2)En el Experimento N2Como observamos la densidad calculada y la del densmetro son muy

cercanas ya que la diferencia es de 0,225.

3)En el Experimento N3Cuando hierve el agua sin el vidrio el proceso de ebullicin del aguaocurre normalmente. Sin embargo al colocar al vidrio molido ocurrendos cosas interesantes:


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Cuando la llama no se enfoca en donde se coloc el vidrio elagua hierve sin tanto movimiento.

Cuando la llama est cerca de donde se deposit el vidriomolido. El agua se mueve tumultuosamente.

4)En el Experimento N4Al colocar la muestra del metal dentro de la probeta graduada estenuevo volumen es el volumen del metal ms el agua. La diferenciaentre este volumen y el volumen original del agua ser el volumen dela muestra del metal pesado. Conociendo el volumen y masa delmetal podemos hallar la densidad del metal.

VI. TABLAS DE DATOSExperimento N1PESOS DE LOS PRECIPITADOS

Papel FiltroPapel Filtro conprecipitado

Precipitado

PbI2 0.8821 gr 1.1 gr 0.2179 grPbSO4 0.9201 gr 1.1 gr 0.1799 gr

KAl(CO3)2 1.2663 gr 1.7 gr 0.4337 gr

Masa del precipitado con papel filtro Masa del papel filtro = Masa del Precipitado

Experimento N2

Vaso limpio Vaso con NaCl Masa NaCl58.1 gr 75 gr 16.9 gr

Masa del NaCl = 16.9 gr

Volumen del NaCl = 20 ml

Densidad = 0.845 gr/ml

Densidad medida con el densmetro =1.07 gr/ml


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Experimento N4

Tabla de medidas de experimento:

Masa del Metal = 8.8 gr

Volumen sinmuestra de

metal

Volumen conmuestra de

metal

Volumen demetal

Volumen del agua 17 ml 15 ml 2 ml

VII. CONCLUSION1)En el Experimento N1

Del experimento de las reacciones qumicas se observan cambiostanto fsico como qumicos en el color como en su composicin, conlas diferentes ecuaciones halladas

2)En el Experimento N3Al colocar el vidrio dentro del tubo de ensayo este hace que el aguahierva con una diferencia de tiempo igual a 26.10 s y tambin que

el agua se mueva tumultuosamente al pasar el tubo cerca delmechero de Bunsen.

3)En el Experimento N4De este experimento se puede calcular la densidad del metalexperimentalmente, tomando la masa del metal y dividindolo entreel volumen desplazado del agua.

Masa de Metal = 8.8 grVolumen de Metal = 2 ml

Densidad = 4.4 gr/ml

( )


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VIII. CUESTIONARIOa) Qu se observ en el experimento N3, de qu manera influye el

vidrio en la ebullicin?Al colocar el vidrio dentro del tubo de ensayo el agua se agitatumultuosamente al pasar el tubo de ensayo sobre el mechero.

b) Cunto de precipitado recuperado obtuvo en el experimento N2? Del primer precipitado se obtuvo:

Masa del precipitado N1 = 0,22 gr

Del segundo precipitado se obtuvo:Masa del precipitado N2 = 0,18 gr

Del tercer precipitado se obtuvo:Masa del precipitado = 0,43 gr

c) El medio filtrante es el elemento fundamental para la prctica dela filtracin, mencione y explique 3 y porque son importantes?

La naturaleza del medio filtrante y la configuracin del filtro seutilizan para determinar la eficacia del filtro en la remocin de laspartculas, su capacidad de alojar contaminantes y la cada depresin o la resistencia al flujo a travs del filtro. Trabajando conesas variables el nivel de desempeo del filtro puede serdeterminado.Siendo el medio filtrante tan crtico para controlar lacontaminacin, hay opciones ilimitadas de construir un filtro. Desde

mallas tejidas hasta el hilo de algodn o el papel cortado que seutiliza en la filtracin con profundidad hasta 100% de celulosanatural o 100% de fibras sintticas o cualquier combinacinconcebibles entre ellas. Estas pueden ser:


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ARENA VERDE DE MANGANESO.-Conocido en ingls como manganese greensand, se utilizaprincipalmente para oxidar y filtrar el hierro, manganeso y sulfurode hidrgeno (H2S). El medio est cargado de un oxidante que

cambia a los contaminantes mencionados de su estado soluble ainsoluble, para luego retenerlos en el medio. Se requiere de suregeneracin con permanganato de potasio (KMnO4) el cual regenerala capacidad oxidante del medio.Color: Negro violceoDensidad: 85 libras por pie cbicoPeso especfico: Aprox. 2,4Clasificacin de filtrado: Malla deaprox. 18 x 60

Tamao: 0,30 mm a 0,35 mmCU: < 1,6Rango de pH: 6,2 a 8,5

ANTRACITA.-Utilizado en filtros multi-Media. Debido asu densidad relativamente media, permanecer sobre medios mspesados tales como arena o granate que proporciona una capaexcelente de la pre filtracin. Los medios de antracita son uncarbn machacado calificado seleccionado especficamente para eltratamiento de aguasEs uno de los medios filtrantes ms empleados, bsicamente escarbn activado triturado y tamizado con grnulos que van desde0.5 m hasta 3 m. Es un buencomplemento para los filtros de mediosmltiples, en compaa de arena oarena verde de manganeso.

Color: negroContenido de carbono: 95%Peso especfico: 1,65 + 0,05Solubilidad en agua alcalina: 0,7 + 0,3Solubilidad en agua cida: 0,7 + 0,3


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Solubilidad en cido clorhdrico:


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Donde res la densidad relativa, es la densidad absoluta y 0es la densidad de sustancia. Existen distintas densidades absolutacomo:

Para los lquidos y los slidos, la densidad de referenciahabitual es la del agua lquida a la presin de 1 atm y latemperatura de 4 C.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la delaire a la presin de 1 atm y la temperatura de 0 C.

e) Compara la densidad de los slidos, lquidos y gases

Densidades a temperatura ambiente (25)

Slidos g/cm3 kg/m3

Aluminio 2,7 2.700

Corcho 0,25 250Cobre 8,96 8.960

Hielo 0,92 920

Hierro 7,9 7.900

Madera 0,2-0,8 200-800

Plomo 11,3 11.300

Vidrio 3,0-3,6 3.000-3.600

Lquidos g/cm3 kg/m3

Acetona 0,79 790

Aceite 0,92 920

Agua de mar 1.025 1.025

Agua destilada 1 1.000

Alcohol etlico 0,79 790

Gasolina 0,68 680

Leche 1,03 1.030

Mercurio 13,6 13.600


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Gases (0 C, 1 atm) g/cm3 kg/m3

Aire 0,0013 1,3

Butano 0,0026 2,6

Dixido de carbono 0,0018 1,8

Hidrgeno 0,0008 0,8

Oxgeno 0,0014 1,4

Como vemos en su generalidad la densidad de los slidos es mayor atodas, la densidad de los lquidos mayor a la densidad de los gasesgeneralmente. Entonces poder hacer la siguiente inferencia.

slido >lquidos>gases

IX. BIBLIOGRAFIA PRINCIPIO DE ARQUMEDES. Principio de Arqumedes. Wikipedia

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes. QUIMICA: LA CIENCIA CENTRAL .Autor BROWN THEODORE L.,

BURDGE JULIA R., BURSTEN BRUCE E. , LEMAY H. EUGENE QUMICA GENERAL- 7 edicin Autor: Raymond Chang PUNTO DE EBULLICION.Wikipedia

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes

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