CALENTAMIENTO DE SUSTANCIAS

                                      INSTITUCIÓN EDUCATIVA MARISCAL SUCRE

AREA DE CIENCIAS NATURALES

ASIGNATURA QUÍMICA

DÉCIMO GRADO

PRACTICA Nº 2

CALENTAMIENTO DE SUSTANCIAS

1. PROPÓSITO:

·      Efectuar calentamientos directos e indirectos, usando las diferentes fuentes de calor en el laboratorio.

·      Adquirir destrezas en el manejo del mechero y distinguir las diferentes zonas de la llama.

·      Determinar algunas propiedades físicas como el punto de fusión, punto de ebullición y solubilidad en la identificación de sustancias puras.

2. FUNDAMENTO TEORICO

§  Mechero, planchas de calentamiento, estufas y hornos.

Los mecheros que comúnmente se utilizan en el laboratorio son el tipo Bunsen o los de Fischer. Este mechero está diseñado de manera que el gas combustible se puede mezclar con una cantidad adecuada de aire para obtener una llama y producir el calor adecuado.

La calidad de la llama depende de la adecuada proporción de gas y aire para la combustión. Cuando hay abundancia de oxígeno, la combustión es completa. La llama es de color azul y se hace casi invisible y el calor obtenido es el máximo. Los productos finales son el CO₂ y el H₂O.

En presencia de una cantidad insuficiente de oxígeno, la combustión es incompleta y la llama es de color amarillo luminoso (debido a las partículas de carbón incandescente y en algunos casos la formación de monóxido de carbono), aquí el calor obtenido es mucho menor que en el primer caso.

Las partes del mechero son: Base, tubo lateral de entrada de gas, llave externa de regulación de la entrada del gas, anillo y ventanilla para la entrada del aire y tubo de combustión (figura 3.1)

                                  

Figura 3.1  Mecheros: a. Bunsen   b. Tirril  c. Fischer

1. Base  2. Entrada de gas  3. Llave externa  4. Ventanillas  5. Tubo de combustión

Además del mechero que es el principal medio de calentamiento en el laboratorio, existen otras fuentes de calor de tipo eléctrico, como son las planchas, estufas y los hornos. Estos actúan convirtiendo la energía eléctrica en energía calórica usando resistencias.

Las planchas se utilizan para hacer calentamientos moderados indirectos (sin llama) de líquidos especialmente inflamables, usando recipientes como vasos de precipitados o erlenmeyers de vidrio ordinarios. Estas planchas carecen de controles de temperaturas.

Las estufas tienen control manual de temperaturas la cual se registran en un termómetros y pueden alcanzar hasta 250 ºC o algo más. Algunas poseen aire forzado para expulsar vapores por arrastre. Las estufas se utilizan principalmente para analizar secados o en la determinación de humedad parcial o total, sin que se descomponga la muestra. Pueden utilizarse también como incubadoras en el manejo de cultivos a nivel microbiológico. Los hornos tienen control de temperatura hasta 1200 ºC lo cual se registra en una escala térmica llamada pirómetro. Se utilizan principalmente para incinerar minerales o materiales, es decir, llevarlos hasta cenizas.

§  Propiedades Físicas:

La identificación de sustancias en química, se hace mediante la aplicación de métodos de análisis cualitativos, que además de pruebas químicas específicas, se basan también en la determinación de algunas propiedades físicas importantes; estas comprenden inicialmente un análisis preliminar de características generales como estado físico, olor, etc.; y luego de propiedades físicas como la densidad, punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad, etc.

§  Punto de Fusión (p.f)

Llamado también punto de congelación y se define como la temperatura a la cual una sustancia pura puede coexistir en equilibrio en la fase sólida y la fase líquida.

§  Punto de ebullición (p.e)

Es la temperatura de un líquido a la cual su presión de vapor se iguala a la presión exterior; el líquido tenderá a formar burbujas y vaporizarse en su punto de ebullición; corrientemente se da a una atmósfera de presión.

Tabla Nº 3.1 Propiedades físicas de algunas sustancias a 25 ºC

Sustancias	Densidad (g/ml)	Punto de ebullición normal (ºC)	Punto de fusión normal (ºC)
Agua	1.00	100	0
Etanol	0.79	78.5	-117
1-propanol	0.80	97.4	-126.5
2-propanol	0.78	82.4	--89.05
Tolueno	0.87	110.8	-95
Naftaleno	1.14	218	80
Acetanilida	1.21	305	114
Ac. Benzoico	1.26	249.2	121.7
Ac. Maleico	1.61	136	130

§  Variación de la solubilidad con la temperatura.

La solubilidad de muchas sales como el nitrato de potasio KNO₃ en agua, aumenta rápidamente con la temperatura, mientras que otras como el cloruro de sodio permanece constante (figura 3.2) esta propiedad es la base para los procesos que conllevan a la  purificación  de las sales de residuos contaminantes por disolución caliente.

Figura    Nº  3.2  Variación de la solubilidad del KNO₃ y del NaCl en agua en función de la temperatura.

MATERIALES Y REACTIVOS

Balanza                                                            Pasto picado

Mechero                                                           Sulfato Cúprico

Estufa                                                               Nitrato de potasio

Horno                                                                Sólido problema

Soporte U                                                          Líquido problema

2 crisoles                                                           Agua destilada

1 Vidrio de reloj                                                 Tubos de laboratorio

Capilares                                                           Termómetro

4 tubos de ensayo                                              Beackers

PROCEDIMIENTO

. EL MECHERO Y LA LLAMA

Con base en la figura reconozca las partes del mechero con que usted va a trabajar. Para encender el mechero proceda de la siguiente forma:

§  Conecte el mechero a la salida del gas o llave madre.

§  Cierre las ventanillas de aire del mechero

§  Encienda el fósforo y aproxímelo al extremo superior del tubo de combustión.

§  Abra la llave madre de salida del gas y simultáneamente la llave del mechero que regula la entrada del gas hasta que se encienda.

§  Abra las ventanillas reguladoras de la entrada de aire y en combinación con la entrada de gas obtenga la llama deseada.

Para apagar el mechero proceda de la siguiente madera:

§  Cierre la llave madre de salida del gas. De esta manera combustirá todo el gas presente en la manguera y el mechero se apagará.

§  Apagado el mechero cierre la llave que regula la entrada del gas.

§  Cierre las ventanillas

Regulando la entrada de gas y aire obtenga:

§    La llama de color amarillo y caliente suavemente durante unos minutos una tapa de crisol.

§    La llama de color azul y repita el proceso anterior.

3. DETERMINACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE MATERIALES PUROS

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE FUSION:

§  Monte un equipo como el que aparece en la figura :

§  Introduzca una pequeña porción de muestra del sólido problema finamente pulverizado en un tubo capilar sellado en uno de los extremos. El capilar se ata al termómetro mediante un alambre delgado de cobre, (o un hilo), y el conjunto se introduce en un baño de aceite, cuidando que este no entre al capilar.

§  Caliente suavemente el conjunto. La temperatura de fusión es aquella en la cual el sólido empieza a fundirse. De acuerdo a la tabla identifique el sólido problema.

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN:

§  Monte un equipo como el que aparece en la figura 3.4:

§  Vierta 1 ml del líquido problema en un tubo de ensayo pequeño.

§  Parta un capilar por su parte media, séllelo por uno de sus extremos e introdúzcalo en el líquido con el extremo sellado hacia arriba.

§  Caliente suavemente el conjunto en un baño de aceite

§  Suspenda el calentamiento cuando aparezca una corriente ascendente y continua de burbujas en el tubo de ensayo. Apenas el líquido comience a elevarse dentro del capilar anote la temperatura correspondiente, la cual es el punto de ebullición. No olvide suspender el calentamiento cuando aparezca el flujo continuo de burbujas en el tubo de ensayo.

SOLUBILIDAD Y PURIFICACIÓN DE UNA SAL

§  Tome en sendos tubos de ensayo 4, 8, 12 y 16 g de nitrato potásico KNO₃. (Utilice cantidades equivalentes)

§  Agregue en el primer tubo 10 ml de agua destilada y caliente suavemente sin hervir hasta desaparición del sólido. Introduzca luego el termómetro y deje enfriar. Agite con suavidad y registre la temperatura a la cual se inicia la cristalización.

§  Repita exactamente el procedimiento anterior con el resto de los tubos.

§  Con los datos obtenidos construya la curva solubilidad (g/10 ml de agua) vs Temperatura (ºC).

§  Usando la curva obtenida en el punto anterior prediga cuanta agua sería necesaria para purificar por disolución a 60 ºC 10 g de sal del 75% en KNO₃.

PRACTICAS
- Primera practica de laboratorio: deshidratación.

 SOLUCION

1) Se pesa el crisor: Peso:31,6 g

2) Se busca pasto y se pone en crisol.

3) se pesa el crisol con el pasto: en este caso peso 33.3 g

4) El crisol se deja en el mechero hasta que el pasto se ponga de color café y luego se pesa para ver si su peso a cambie                                                                                                                                                                                                                                        


          peso final de el crisol: 30,6 g




- Segunda practica de laboratorio: sulfato cuprico pentahidrata
1) Se pesa la capsula: 23,4 g

 

2) Se pesa la capsula con el sulfato cúprico pentahidratado, pero: 23,6 g

 

3) Ahora se pone la capsula con sulfato cuprico pentahidratado en el mechero hasta que se ponga color ceniza

4) Se pesa la capsula con el sulfato cúprico pentahidratante, peso: 24,1 g



- Tercera practica de laboratorio: determinación del punto de fusión.

solución

1) Se coloca un solido en el tubo de ensayo el cual contiene un liquido problema el cual con esta practica vamos a descubrir.

2) Se va aplicando calor y se coloca un termómetro el tubo de ensallo debe estar sellado.

3) Se puede observar que la temperatura sube y empieza a salir una corriente continua de burbujas y se descubre cual es la temperatura de fusión y con esta información podemos descubrir que es el liquido problema que en este caso fue propanol 1 o 2

 

                                                      Temperatura final 85.5 g


- Cuarta practica de laboratorio solubilidad y purificación de el agua

solución

1) en un tubo de ensayo echamos 10 ml de  agua con  KNO₃ 

 se calienta suavemente el tubo sin que hierva el agua hasta la desaparición del solido. 

2) Introduzca un termómetro y deje enfriar, luego agite suavemente y registre la temperatura de cristalización.

Temperaturas registradas en este experimento.

Temperatura ambiente:32º 
1. El primer tubo se cristalizo con una temperatura de 65º y se termino de cristalizar con temperatura de 98º.
2. El segundo tubo comenzó a cristalizarse a los 60º y termino a los 100º.
3. El tercer tubo comenzó a cristalizarse a los 55º y termino a los102º.
4. El cuarto tubo comenzó a cristalizarse a los 3º y termino a los 104º.


- Quinta practica de laboratorio.

solución

1) se pesan los vidrios de reloj solos.

             

2) se pesan los vidrios de reloj con nitrato de potasio.

                



                

ANALISIS DE MEZCLAS 1

        INSTITUCIÓN EDUCATIVA MARISCAL SUCRE 

 ÁREA DE CIENCIAS NATURALES 

ASIGNATURA: QUÍMICA DE DÉCIMO

                                                                                                                                                           PRACTICA Nº 3ANÁLISIS DE MEZCLAS I1.

 PROPÓSITO:Separar los componentes de mezclas inorgánicas utilizando métodos mecánicos y térmicos tradicionales.

  

2. BASE TEÓRICA: 
En la naturaleza la mayoría de las sustancias no se encuentran puras sino mezcladas con otras, de aquí que exista la necesidad de separarlas para su estudio y aprovechamiento individual. Dentro de esta gran cantidad de mezclas revisten especial importancia para el zootecnista, aquellos productos naturales de origen vegetal, animal o mineral que puedan ser utilizados en la fabricación de fármacos, en el control de plagas y en la industria de alimentos, complejos enzimáticos o en sustancias que inciden en el metabolismo de tal manera que pueden favorecer el desarrollo o crecimiento de un tejido o de un individuo en circunstancias ambientales muy particulares.Para cumplir con esto, existen diferentes métodos físicos (mecánicos o térmicos) para separar los componentes de una mezcla; y sus aplicaciones dependen de las propiedades físicas de los componentes de la mezcla como son principalmente sus estados de agregación (sólido, líquido o gas), solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición, etc.Dentro de los métodos mecánicos se usan comúnmente: tamizado, levigación, separación magnética, decantación, filtración, centrifugación, extracción con solventes, cromatografía, etc. ; y dentro de los térmicos están la cristalización y destilación.

MÉTODOS MECÁNICOS:
Decantación: Es el método mecánico de separación de los componentes de una mezcla más simple y de mayor uso tanto en procedimientos caseros de preparación de alimentos como a nivel industrial y en el laboratorio. Es útil para separar mezclas heterogéneas (sólido-líquido o líquido-líquido) de componentes insolubles y de diferentes densidades.Filtración: Se utiliza para separar mezclas de sólidos insolubles en un líquido. Se aprovecha el diámetro de las partículas que son retenidas por un filtro poroso que deja pasar el líquido y las de diámetro menor. La filtración puede ser simple cuando se usa un embudo normal. Dentro del cual se coloca un papel filtro y el filtrado se recibe en un erlenmeyer o en un beacker quedando retenidas las partículas sólidas en el filtro (Figura 4.1), o puede ser a presión reducida en la cual se usa un embudo buchner conectado mediante un tapón a un erlenmeyer con desprendimiento lateral mediante el cual se reduce la presión haciendo vacío conectado a una columna de agua (figura 4.2).




Figura 4.1: montaje para la filtración y para Decantación con emde separación.

              
METODOS TERMICOS:Evaporación y cristalización: Se utiliza para separar componentes sólidos, generalmente sales solubles disueltas en un líquido. Puede ser por vía húmeda en cuyo caso inicialmente la sustancia impura se disuelve para remover impurezas sólidas no solubles en el solvente usado, luego se filtra (o se decanta) y finalmente se obtiene los cristales puros por evaporación del solvente en caliente o en frío, dependiendo el grado de volatilidad del solvente.La cristalización también puede ser por vía seca, en este caso no se disuelven las sustancias sino que se funden (o se subliman) para eliminar las impurezas y luego se dejan enfriar hasta cristalización.

Destilación: Es un proceso que sirve para separar los componentes de una mezcla de líquidos aprovechando las diferencias en sus puntos de ebullición y luego se condensa por enfriamiento con agua circulante en un refrigerante. Aquí la observación de la temperatura es fundamental ya que nos permite saber cuando se ha evaporado totalmente un componente líquido y cuando comienza a evaporarse otro. La destilación puede ser: Sencilla, fraccionada, por reflujo, o por arrastre con vapor de agua. En la destilación simple, el vapor formado por ebullición se condensa y se recoge. (Figura4.3).
En la destilación fraccionada, los vapores se pasan a través de una columna de fraccionamiento antes de recogerlos. La columna de fraccionamiento proporciona una superficie extensa para el intercambio de calor entre el vapor que sube y el condensado que desciende, obteniéndose una mejor separación de los componentes de la mezcla.       

 3. MATERIALES Y REACTIVOS-Embudo de vidrio                           
-Agua                                        -Papel filtro                                                      -Arena                                                  
-Beackers                                -Limadura de hierro                                      -Pipeta                                             -Azufre-Imán                           -Tetracloruro de carbono o bencina        -Agitador                                          -Cloruro de sodio                   -Cápsula de porcelana                                 -Cal    
                                     
  4. PROCEDIMIENTOEn un beacker con agua, deposite una porción de arena, agite y deje en reposo unos minutos. Luego por inclinación ligera del vaso y a través del agitador. Separe la parte líquida del sólido sedimentado. Anote lo observado.En beacker forme una mezcla de aceite con agua. Agite la mezcla y viértala en un embudo de separación. Abra la llave del embudo y deje escapar la primera fase líquida, hasta separación total con la otra fase. Cierre la llave y anote todas sus observaciones.Prepare una mezcla de cloruro de sodio y cal con 50 ml de agua. Agite la mezcla y, a través de un agitador, fíltrela usando un embudo con papel filtro. Describa lo observado.Deposite 10 ml del líquido filtrado en una cápsula de porcelana y sométela a calentamiento directo, hasta evaporación total del líquido. Describa lo observado.En un tubo de ensayo, deposite una mezcla de azufre, limadura de hierro, agregue bencina, deje en reposo y decante el líquido sobrenadante sobre un vidrio de reloj. Deje el vidrio de reloj con su contendido en reposo al aire libre por unos minutos y anote lo observado.
  


          

- Primera practica de laboratorio: métodos mecánicos

                                                   solución

1) Se toma un beacker con agua , tierra y sal se revuelve y se deja reposar.

beacker con agua

                                                       beacker con agua, arena y sal 

2) Después de que se halla sentado la arena lo vertimos en otro recipiente con ayuda de un embudo y papel filtro. 

  

Solo quedo la arena en el beacker

3) Ahora hervimos el agua con sal hasta que se evapore totalmente el agua.

El agua y la sal cuando se esta calentando

Agua hirviendo 

4) ya el agua empezó a evaporarse. 

  ya se evaporo el agua y solo quedo la sal.

- Segunda practica de laboratorio.
                                                    
                                                             Solución.

1) mezclamos agua con aceite.

                                                         Agua con aceite

2) Para separarlos vamos a usar un embudo.

 Agua y aceite separados

- Tercera practica de laboratorio

                                                              Solución.

1) En un beacker vertimos 80 ml de agua y cal, agitamos la mezcla.

2) Ahora con la ayuda de de un embudo y papel filtro separamos la mezcla.

3) Ahora con una centrifugadora separamos aun mas el cal del agua 

- Cuarta practica de laboratorio
                                                        solución.

1) nos entregaron una mezcla compuesta por limadura de hierro, sal y azufre el cual vamos a separar.

2) con un imán vamos a extraer la limadura de hierro para que solo quede el azufre y la sal.

3) En 2 ml de agua disolvimos 4 g de azufre y sal.

4) Ahora pesamos la limadura de hierro y peso 14,5 g.

5) A continuación mostramos como utilizamos un embudo y un papel filtro para separar la mezcla mencionada anteriormente.

6) luego depositamos una pequeña cantidad en un vidrio de reloj y lo dejamos debajo del sol para que se evapore.

7) Después de unos minutos revisamos y encontramos que ya se había evaporado el liquido y quedo un residuo parecido a la escarcha.

                                                  


8) Después montamos un equipo como el que se muestra en la fotografia siguiente.
                                               

9) se destila es la sustancia.