Técnicas de separación

Separación de sólidos de líquidos-Filtración: ej.  café con agua.

                                                Centrifugación: ej. Arena y agua

                                                Evaporación: ej. Sal de agua del mar

Separar líquidos de líquidos- Decantación: para separar. Ej. Agua y  aceite.

                                              Destilación: son inmiscibles.

Separar sólidos entre sí -Tamizado.

                                     Imán: si tienen propiedades magnéticas.

Filtración- es el proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.

Centrifugación- es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa, de una máquina llamada centrifugadora, la cual comprime a la mezcla con una fuerza mayor que la de la gravedad, provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad.

Evaporación- é o proceso polo cal un corpo pasa de estado líquido a estado gaseoso debido a diferentes factores (a calor da luz do sol, ou unha calor producida artificialmente).

Decantación- é unha operación de separación mecánica, baixo a acción da gravitación, de varias fases non-miscibles das cales unha polo menos é líquida. Pódense separar así varios líquidos non-miscibles de densidades diferentes, tamén pódense separar así sólidos insolubles en suspensión nun líquido.

Destilación- é un proceso físico que consiste en quentar un material ata que os seus compoñentes máis volátiles pasan á fase de vapor e, a continuación, arrefrían o vapor para recuperar ditos compoñentes en forma líquida por medio da condensación.

Tamizado- es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar.

             LA LUCHA DEL AGUA Y EL ACEITE

                     

Instrumentos necesarios para este experimento:

1. Dos probetas de 100 ml.
2. Un matraz  erlenmeyer
3. Un decantador, una pinza  
4. soporte     
5. Vaso de precipitados
6. Embudo 

 PASO A PASO:

                                                          

Empezamos este experimento echando 100 ml  de agua y 100 ml de aceite en probetas distintas de 100 ML cada una.

Montamos el decantador y depositamos en  el matraz  erlenmeyer el agua y a continuación vertimos el aceite, y como resultado obtenemos una mezcla heterogénea.

 Proceso de decantación:

Permite separar, mediante embudo de decantación, líquidos inmiscibles( que no se pude mezclar)    

   
   interfase de agua y aceite:  


Es sabido  que el agua y el aceite no son muy buenos amigos y no se mezclan. En la imagen se puede ver como un chorro de aceite entra en contacto con el agua sin disolverse, manteniendo bien claras sus fronteras.

El agua disuelve más sustancias que cualquier otro líquido, por lo que se le suele llamar disolvente universal,pero existe una familia de sustancias que el agua aborrece y rehuye invariablemente: los aceites. Ni tan siquiera se arrima lo suficiente a una gota de aceite como para mojarla.

La razón de ello se encuentra en lo más íntimo de su ser, en su propia naturaleza. Cada molécula de agua está compuesta por tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). La atracción que experimentan entre sí, la fuerza de cohesión que las mantiene unidas, es muy especial: deriva de la polaridad que caracteriza a las moléculas, como si de un montón de minúsculos imanes se tratase, con sus polos negativos y sus polos positivos.

Por su parte el aceite está formado por grandes moléculas integradas por muchos átomos de carbono e hidrógeno, careciendo de átomos de oxígeno. No son en absoluto sustancias polares, no poseen ningún atractivo para tentar a una molécula de agua. Igual sería acercar un imán a un trozo de madera. No ocurriría nada.

  Hecho por: Lorena, Tamara y Samuel  

Disolución de azúcar en agua

Para hacer una disolución de agua y azúcar, en el laboratorio, nosotros utilizamos:

Una probeta

Un vidrio de reloj

Un matraz

Un vaso de precipitado

Una cucharilla

Balanza de precisión

Soluto (azúcar)3,5g

Disolvente (agua)100ml

Modo de hacerlo:

Primero se coge un matraz lleno de agua y se echa un poco en una probeta hasta enrasar 100ml de agua. Como vamos a preparar la disolución en un vaso de precipitados se echa el agua de la probeta en el mismo.

Con la balanza de precisión pesamos el soluto, utilizando un vidrio de reloj (3,5g de azúcar) y se echa en el vaso de precipitados en el que está ya el agua, se coge una cucharilla y se remueve hasta que se mezcla bien y se disuelva.

APRENDEMOS A CALCULAR LAS CONCENTRACIONES

La concentración de una disolución es la relación entre cantidad de soluto y la cantidad de disolución.

Esta concentración se puede expresar de varias formas, nosotros hemos platicado las siguientes formas de concentración.

  

Hemos calculado nuestra concentración en masa:

Soluto: azúcar 3,5g

Disolvente: agua 100mL®0,1L

Hemos despreciado el aumento de volumen al añadirle el azúcar porque prácticamente no varia.

 

DENSIDADES Y FLOTACIÓN

Densidades y flotación.

En esta gráfica podemos observar la variación  de densidad entre distintas  materias. 

agua mar		1025 kg/m3
aceite de oliva		920 kg/m3
plomo		11400 kg/m3
personas		1070 kg/m3
hielo		910 kg/m3

Densidad: Es una propiedad específica de la materia que proporciona una idea del grado de compactación, es el cociente

entre la masa y volumen.

Nos da una idea de la masa de  un cuerpo en relación con lo que ocupa.

D= M/V 

"EL PRINCIPIO DE FLOTACIÓN".

El principio de flotación nace sin fundamento matemático en la antigua Grecia, es conocido por todos que Arquímedes fue el primer hombre en notar que al sumergir un cuerpo en fluido, este desplazaba dicho fluido un volumen igual a sumergido;este descubrimiento lo hizo mientras se sumergía en su tina llena hasta el borde de agua y esta se derramaba. Posteriores mediciones le demostraron que el volumen desplazado correspondía exactamente al del cuerpo sumergido.

La fuerza de empuje como tal, aparece  con las tres leyes de Newton, aunque desde antes se tenía ya una base bastante formal para expresar su aparición.

La tercera ley de Newton explica las fuerzas de acción y reacción. Estas fuerzas las ejercen todos los cuerpos que están en contacto con otro.

"Principio de Arquímedes": El principio de Arquímedes podemos enunciarlo con la siguiente expresión:todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes: El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Considerando el principio de flotación, y a la vista de nuestra gráfica, podemos hacer algunas observaciones:

"Plomo 11400 kg/m3"

Con ayuda de esta gráfica  hemos podido entender el significado de la frase “Eres más pesado que el plomo”.

A comparación de los  otros materiales el plomo tiene una mayor densidad , también es mucho más denso que el agua  y no flota .

El agua es más densa que el aceite y que el alcohol. Por eso, el aceite flota en el agua.

Nosotros hemos preparado una mezcla de agua y aceite (que no se  mezclan bien porque son inmiscibles), y hemos aprendido como podemos separarlos utilizando la técnica de decantación.

"Porcentaje de agua en los seres humanos".

Los seres humanos tenemos entre el 65 % al 75 % de peso corporal de agua. La sed es el mecanismo que nos informa que nuestro cuerpo necesita agua. El agua es eliminada por sudor (transpiración) siendo el riñón el que en su mecanismo reabsorbe agua o la elimina en forma de orina según las necesidades del organismo.

"¿Qué hace el agua en nuestro organismo?"

1. No podríamos respirar si nuestros pulmones no estuvieran húmedos.
2. Está presente en la composición de las lágrimas las cuales lubrican y limpian los ojos.
3. Forma parte de la saliva, que humedece la lengua para sentir los sabores.
4. A través de la transpiración eliminamos sustancias tóxicas.
5. Es el vehículo que transporta y distribuye los nutrientes.
6. Es un amortiguador de los efectos ambientales.
7. Participa en la regulación de la temperatura corporal.  

La densidad de las personas es, de media 1070Kg/m3, mayor que la del agua (1000Kg/m3), con lo que podemos concluir que el resto de los componentes del cuerpo humano es mayor que la del agua.

"¿Por qué flotamos en el agua?"

¿Dónde flotamos más, en el mar o en la piscina?

En el mar, porque el agua salada es más densa
que el agua dulce, y a nuestro cuerpo le cuesta
más hundirse.

"El mar muerto."

Las aguas del Mar Muerto contienen no un 2 o 3 por ciento (en peso) de sal, como la mayoría de los mares y océanos, sino un 27 o más por ciento. Esta salinidad aumenta con la profundidad. Por lo tanto, una cuarta parte del contenido del Mar Muerto está formada por la sal que hay disuelta en el agua. La cantidad total de sal que hay en este mar se calcula en 40 millones de toneladas.

La gran salinidad del Mar Muerto determina una de sus peculiaridades, que consiste en que sus aguas son mucho más pesadas que el agua de mar ordinaria. Hundirse en estas aguas es imposible. El cuerpo humano es más liviano que ellas.
El peso de nuestro cuerpo es sensiblemente menor que el de un volumen igual de agua muy salada y, por consiguiente, de acuerdo con la ley de la flotación, el hombre no se puede hundir en el Mar Muerto, al contrario, flota en su superficie lo mismo que un huevo en agua salada (aunque en el agua dulce se hunde). 

Tamara y Carlos.

         Un globo rebelde

  Con este experimento quiero demostrar que un globo no siempre explota al acercarlo a una llama: depende del material con lo que lo hayamos inflando.

  En el laboratorio he hecho un experimento con dos globos: uno lo he llenado con agua y otro con aire ¿Cuál de los dos será el rebelde y no explotará? 

  Para saber cuál es el más rebelde primero hay que utilizar dos globos, un mechero, dos velas y agua.

 Para hacer este experimento primero tienes que inflar un globo con aire y el otro con agua. Después encendemos las dos velas con el mechero y nos disponemos a presenciar la rebeldía de estos dos globos.

 Después de hacer estos pasos acercamos los dos globos a las dos velas, el globo de aire explotará y el de agua no. ¿Y sabéis por qué no explota el de agua? Pues porque el globo con agua no alcanza la temperatura suficiente para que se queme y explote, ya que al aplicarse la llama se la vela se está calentando tanto el globo como el agua, y esta ultima absorbe gran cantidad de calor.

          
         CALOR ESPECÍFICO DE UNA SUSTANCIA

Cuando le damos calor del exterior a una sustancia esta lo absorbe para aumentar su temperatura y se cumple la siguiente ecuación.

Q=m·Ce·(Tf-Ti)

Donde Q=calor, m=masa, Ce= calor especifico y Tf-Ti son las temperaturas iniciales y finales.

El agua tiene un calor especifico muy alto Ce agua= 1cal/gºC, entonces es muy estable térmicamente, es decir conserva mucho la temperatura. Significa que tiene una gran capacidad de absorber energía en forma de calor, y sin apenas variar su temperatura.

Por eso se utiliza mucho en  radiadores y calefacción.

El calor específico del aire, en cambio, es mucho más alto ce aire= 0,238 cal/gªC, por lo tanto el aire se calienta rapidamente al aplicarle la llama de la vela, a diferencia del agua, y permite que el globo alcance temperatura suficiente y pueda explotar.

     Disoluciones

Una disolución es una combinación de disolvente y soluto. Una  disolución tiene que ser siempre homogénea, eso significa que las dos sustancias  que usamos  no se diferencian a simple vista, es decir, se mezclan muy bien.

El disolvente es el que tiene que encontrarse en mayor  cantidad y el soluto en menor cantidad.

Un ejemplo de disolución es sal con agua.

    DISOLUCIÓN DE SAL EN AGUA

Para hacer esta disolución necesitamos  los siguientes instrumentos y productos:

                                                    

Un vidrio de reloj

Balanza de precisión    

                                              

                                                            

    un matraz  erlenmeyer       

                                                               

Una probeta 100 ml

                                                     

   

       

    una cucharilla 

                                                  
                                                                                             

Un  vaso de precipitado 

     

                                                            

  3 gramos de sal

              

                                                                                                 

100 mililitros de agua 

                                      

  

Comenzamos:

Se coge agua en un matraz y después se echa en una probeta  enrasando hasta cien mililitros. Después cogemos un vidrio  de reloj y una balanza de precisión y lo pesamos y pesa 7 gramos. Ahora echamos 3,5  gramos de sal utilizando una cucharilla, el  vidrio mas la sal juntos pesan 10.5 gramos.

Finalmente echamos en  el vaso de precipitados el agua y la sal  y lo mezclamos  con una cucharilla. Podemos comprobar como se mezcla totalmente y adquiere un aspecto totalmente homogéneo. Después cogemos la disolución de sal y agua y la echamos en la probeta para medir  su volumen: es de 101 mililitros, es decir, la sal hizo que el agua aumentara 1 milímetro.

CONCETRACIÓN DE LA  DISOLUCIÓN

Vamos a medir la concentración de esta disolución en gramos por litro. Para ello utiliza la siguiente fórmula:

¿Dónde podemos encontrar la sal?

La sal se puede encontrar en el mar y a esa sal la llamamos sal marina .La sal corresponde al cloruro  sódico que cuya fórmula química es NaCl.  La sal marina se obtiene mediante la evaporización. La sal es la única roca mineral comestible por el hombre.

¿Dónde podemos encontrar el agua?

El agua es una sustancia cuya molécula está formada  por dos átomos de hidrogeno y uno de oxigeno. La fórmula del agua es H₂O. El agua se encuentra en la corteza terrestre y lo cubre un 71%, el agua es una de las sustancias que necesita la vida terrestre. El agua se encuentra en mayor cantidad en los polos norte y sur por su gran iceberg.   

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/molvie1.swf

Disolución de líquido en líquido.

“¿Crees imposible que al mezclar dos líquidos (agua y alcohol) baje su volumen?”

Para realizar este experimento necesitamos:

-100 ml de agua (H2O) en una probeta
-100 ml de alcohol etílico (CH3 CH2 OH) en una probeta
-Una espátula
-2 vasos de precipitado.

Paso a paso: 

1.     Para empezar obtenemos 100 ml  de agua y 100 ml de alcohol en probetas distintas.  

2.     Mezclamos el agua y el alcohol  en un vaso de precipitado y removemos ambas sustancias con una espátula.

3.     Vertimos la mezcla en una probeta de 200 ml y observamos que su volumen ha disminuido a 190 ml en lugar de 200 ml como tenía que ser.

 

Explicación científica:

Los alcoholes de pocos átomos de carbono son solubles en todas las proporciones. La solubilidad del alcohol reside en el grupo -OH incorporado a la molécula del alcano respectivo.
Las uniones puente de hidrógeno también se manifiestan entre las moléculas de agua y el alcohol.

Imágenes: