Laboratorio de Quimica Separacion Por Metodos Fisicos

Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ciencias Área de Química General Laboratorio de Química General 1

Practica No.4 “Cambios físicos y químicos”

Nombre: Erick Steeven Enmanuel Polanco Gramajo Instructor: Jorge Doradea Cruz Fecha de Realización: 09/04/2011

Carné: 201122890 Sección: C-4 Fecha de entrega: 11/04/2011

1. Resumen En la práctica de laboratorio No.2 se realizaron diferentes métodos de separación y purificación físicos los cuales son muy comunes para cualquier proceso que se realice en el laboratorio, uno de estos métodos puede ser purificar una muestra de agua contaminada por medio le la absorción y filtración, en todo proceso de separación de sustancias en importante determinar el porcentaje de recuperación en cada una de las separaciones realizadas.

Se tomo una muestra de una sustancia contaminada en un medio liquido, luego se le añadió una determinada cantidad de Carbón activado para luego ser filtrado con el papel filtro de esta manera poder separa toda la materia orgánica contaminante en el medio liquido y final mente purificar el liquido que inicial mente estaba contaminado.

En la mayoría de los casos se obtuvieron resultados positivos ya que en todos los proceso que se realizaron se pudo observar claramente cómo fue que se separaron las sustancias y como afectaban las condiciones en cada caso, luego de obtener resultados se calcularon los respectivos porcentajes de recuperación y el porcentaje de error de cada proceso, también se propuso un método alternativo al que se nos indico en cada caso.

La práctica fue realizada a una temperatura de 24 oC y a una presión atmosférica de 640 mm Hg.

2. Resultados  Tabla No.1 Porcentaje de Recuperación. Proceso Reactivo A B C

Porcentaje de recuperación (%)

Aceite Carbón Activado Cloruro de Sodio

80 261.8 130

Fuente: Datos Calculados

 Tabla No.2 Porcentaje de error relativo. Proceso Reactivo A B C

Porcentaje de error relativo (%)

Aceite Carbón Activado Cloruro de Sodio

25 61.8 23.07

Fuente: Datos Calculados

 Tabla No.3.1 ¿Cuáles son los pros y los contras de cada uno de los métodos utilizados en cada proceso, así como alternativas para cada caso?

Proceso

A

B

Método

Pros Facilidad con la que se puede separa dos sustancias no miscibles de diferente densidad en un medio líquido.

Contras

En el momento de realizar la separación de las mezclas se noto que Decantación parte de las sustancias en la ampolla de decantación se quedaba retenido de este modo dificultando su separación. Un inconveniente en este método es que luego de aplicar el carbón activado Al momento de añadir el se necesita dé otro para separar el carbón activado a la carbón activado del medio líquido que sustancia contaminada no se está purificando. Adsorción es necesario esperar por Con respecto del carbón activado al un largo periodo de momento que atrae todas las tiempo para que este moléculas de la sustancia que en este haga efecto. caso está contaminando el líquido se hace difícil identificar cual sustancia podía ser. Este método es muy Al momento de verter el liquido se sencillo puesto que solo necesita utilizar una varilla de de se necesita de un trozo agitación para regular el flujo de este Filtración de papel filtro para la puesto que de lo contrario costaría eliminación de partículas demasiado que el liquido pasara a solidas. través del papel filtro.

Método Alternativo Destilación

Cristalización

Centrifugación

 Tabla No. 3.2

Proceso

C

Método Utilizado

Pros

Contras

Método Alternativo

Evaporación

En este método únicamente se necesita llegar al punto de ebullición de uno de los componentes para lograr separar el material solido disuelto en el medio líquido.

Este método se emplea únicamente cundo no se tiene interés de utilizar el componente evaporado puesto que se pierde a no ser que se intervenga para evitar dicha perdida.

Destilación

Discusión 1 ¿Cuáles son las reacciones y los procesos físicos que intervienen en las separaciones? Desde el punto de vista de la composición química, el CA es carbón prácticamente puro, igual que el diamante. En el CA los átomos de carbono casi siempre se encuentran combinados en forma de placas grafíticas. Estas placas son planas, están separadas y tienen distintas orientaciones, por lo que existen espacios entre ellas. Estos espacios se denominan poros y son los que brindan al CA su principal característica: un gran área superficial y, por lo tanto, una alta capacidad adsorbente.

El CA actúa como adsorbente debido a un desequilibrio de fuerzas en la superficie de las placas grafíticas. Este desequilibrio provoca atracciones intermoleculares que causan la precipitación del adsórbato de la solución. El CA, adsorberá una molécula con mayor fuerza si existen dos placas grafíticas lo suficientemente cercanas a la misma como para atraerla. Una molécula con mayor peso molecular se retendrá con mayor fuerza, siempre y cuando su tamaño le permita caber entre las placas grafíticas.

Carbón activado + Materia Orgánica  Sustancia absorbida

Cuando dos o más sustancias se mesclan y estas no son miscibles es porque una o más sustancias tienen densidades distintas puesto que al momento de querer unirse sus moléculas estas se rechazan evitando así la combinación.

Como no todas las sustancias se evaporan con la misma rapidez, el sólido disuelto se obtiene en forma pura. Calentando el recipiente hasta llegar al punto de ebullición de una de las sustancias.

Al momento de realizar la filtración todos los líquidos atraviesan un medio poroso quedando así el sólido retenido debido a que tiene una densidad mayor.

3. Interpretación de resultados De acuerdo con los valores obtenidos en la tabla No.1 el porcentaje de aceite recuperado fue menor al del dato teórico esto quiere decir que no se midió correctamente el aceite ya sea antes de la decantación o des pues de esta, existe la posibilidad de que la decantación no se haya realizado correctamente y esto provocara que una parte del aceite no se quedara en la ampolla sino que se fuera junto con el agua.

De la misma forma se puede observar que el porcentaje de carbón activado que se recupero fue superior al 100% esto se debe a que al momento que el carbón activado retuvo la materia orgánica residual disuelta en el agua aumento su volumen y densidad por ende su peso al final de la filtración fue mayor al del peso inicial.

En el caso del cloruro de sodio el porcentaje recuperado en comparación con el dato teórico fue mayor sin embargo en comparación con el dato experimental fue idéntico esto quiere decir que no se midió correctamente el cloruro de sodio antes de diluirlo con el agua.

De acuerdo con el del cálculo del porcentaje de error que se muestra en la tabla No.2 el proceso que tubo menor porcentaje de error fue el C y el que más error tubo fue el B sin embargo en el caso del aceite el porcentaje de error se debió a la mala utilización de equipo y material del laboratorio ya que en este proceso no interviene ninguna reacción química.

En cambio en el proceso B el porcentaje de error no significa que se haya realizado mal la practica puesto al momento de realizarse la adsorción la cantidad de carbono recuperado debía de aumentar puesto que ahora no solo se encuentra el carbono sino también la materia orgánica que se rescato de la muestra contaminada, como no se conocía la cantidad de materia orgánica que se debería de recuperar es imposible saber cuánto exactamente ser recupero únicamente de carbono activado.

Al tener organizados todos los datos calculados por medio de la experimentación se puede constatar que el porcentaje de recuperación en ninguno de los 3 casos fue del 100% como se muestra en la tabla No.1, así como el porcentaje de error fue muy alto como se muestra en la tabla No.2, esto se pudo haber dado por graves errores sistemáticos o determinados como lo son: fallos en el método de medida o a falta de calibración del instrumento. Los errores sistemáticos en las medidas experimentales de sistemas se pueden corregir mediante la calibración del material e instrumento que intervienen en el proceso de medida.

En el caso de realizarse otro método para separar o purificar las mezclas se deberá evaluar los pros y contras de cada uno de ellos como se muestra en las tablas No. 3.1 y 3.2 de esta forma se pueden compara y así se pueda decidir cuál es más conveniente según el caso que sé este presentando.

Todos los resultados presentados en las tablas que aparecen en este reporte muestran falta de precisión en las cantidades obtenidas en la experimentación, siendo estas puestas a evaluación por medio de las ecuaciones propuestas en este laboratorio.

4. Conclusiones  Un método muy efectivo para la purificación de agua contaminada con materia orgánica, es el de absorción promedio de carbón activado y filtración del mismo.

 Si se realiza la decantación de cualquier mezcla es necesario que la composición de esta no sea de sustancias miscibles.

 Cuando se realiza la evaporación de una mezcla y se necesita recuperar las dos sustancias es mejor realizarlo por medio de la destilación ya que el liquido que se está evaporando es retenido y dirigido hacia un recipiente que luego puede ser manipulado.  El objetivo de toda separación o purificación es separa una sustancia de otra por lo tanto cuando se realiza este proceso se toma en qué estado terminaran estas sustancias y si podrá reutilizar.

5. Anexos 5.1 Procedimiento Para todos los procesos 1. Se lavó toda la cristalería. Proceso A 1. Se tomó una muestra de 10 ml de agua, depositándolos dentro de la ampolla de decantación. 2. Se tomó una muestra de 10mL de aceite, depositándolos dentro de la ampolla de decantación, teniendo cuidado de no agitarla y dejándola reposar. 3. Se realizó la decantación, abriendo la llave de paso de la ampolla, y cerrándola hasta que quedaran separadas las dos fases. 4. Se midieron las cantidades recuperadas, tanto el liquido dentro de la ampolla, como del liquido recolectado en el beacker, en una probeta. Proceso B 1. Se midió la masa del papel filtro y se anoto este dato. 2. Se tomó una muestra de 50 mL de agua contaminada dentro de un beacker. 3. Se tomó una muestra de carbón activado con un peso de 1g y luego se agrego a la muestra de agua; agitándola y dejándola reposar durante 5 minutos. 4. Se filtró la solución colocando el papel filtro en la parte superior de un embudo dejando caer la mescla, luego se puso a secar el papel filtro en una plancha para luego tomar la masa del papel filtro seco. Proceso C 1. Se taro el beacker a utilizar y se anotó este dato. 2. Se tomó una muestra de 50 mL de agua dentro de un beacker. 3. Se pesó 1 g de cloruro de sodio (sal común) y agregarlos a la muestra de agua hasta que se disolvió por completo. 4. Se colocó el beacker sobre la plancha de calentamiento, hasta que el agua se evaporó por completo. 5. Se dejó enfriar el beacker, luego se tomó su peso con la sal común y se anoto cuanta sal ser recuperó.

5.2 Hoja de Datos Originales (Adjunta) 5.3 Muestra de cálculo 5.3.1 Porcentaje de error relativo (Tabla No.1)

Donde: %E= Porcentaje de Error Relativo Dt= Representa el la cantidad con la que se nos indica que vamos a trabajar. De= Representa la cantidad obtenida en la experimentación. 100= Es un una constante.

Ecuación No.1 Ejemplo: Calcular el porcentaje de error de la cantidad de aceite recuperado en el proceso A

El error relativo fue de 25% en este proceso

5.3.2 Porcentaje de Recuperación (Tabla No.2)

Donde: %R= Porcentaje de Recuperación. Dt= Representa el la cantidad con la que se nos indica que vamos a trabajar. De= Representa la cantidad obtenida en la experimentación. 100= Es un una constante.

Ecuación No.2

Ejemplo: Calcular el porcentaje de Cloruro de Sodio que se recupero en el proceso c.

Se recupero el 130 % de Cloruro de sodio en el proceso C

5.3.3 Porcentaje de error absoluto (Tabla No.4) (

)

Donde: %Ea= Porcentaje de error absoluto. Es el que representa un conjunto de medidas. Es el dato teórico con el que se va a trabajar. 100= Es un una constante

Ecuación No.3 Ejemplo: Calcular el porcentaje de error absoluto en el proceso B.

El porcentaje de error absoluto en el proceso B fue de 161.8

5.4 Análisis de error 5.4.1 Porcentaje de error (Tabla No.4)

Donde: %E= Porcentaje de Error Dt= Representa el la cantidad con la que se nos indica que vamos a trabajar. De= Representa la cantidad obtenida en la experimentación. 100= Es un una constante.

Ecuación No.1

 Tabla No.4 Análisis de Error Absoluto y Relativo en el cálculo de los procesos. Porcentaje error relativo

Porcentaje error absoluto

(%)

(%)

A

25

20

B

61.8

161.8

C

23.07

30

Proceso

Fuente: Análisis de error

5.5 Datos calculados.  Tabla No.5 Proceso A Sustancia

Volumen inicial (mL)

Volumen final (mL)

Agua

10

8.5

Aceite

10

8

Fuente: Datos originales

 Tabla No.6 Proceso B Datos

Peso (g)

Vidrio de reloj

44.230

Papel filtro y Vidrio de reloj

44.938

Papel filtro limpio

0.708

Papel filtro usado

3.326

Carbón recuperado

2.618 Fuente: Datos originales

 Tabla No.7 Proceso C Datos

Peso (g)

Beacker

102.139

Cloruro de Sodio

1.3

Beacker con Cloruro de Sodio Recuperado

103.453

Cloruro de Sodio recuperado

1.3 Fuente: Datos originales

 Tabla No.8 Resultados Finales Porcentaje error

Porcentaje error

relativo (%)

absoluto (%)

Porcentaje de recuperación (%)

A

25

20

80

B

61.8

161.8

261.8

C

23.07

30

130

Proceso

Fuente: Datos Calculados

6. Bibliografía 1.

THEODORE L. BROWN. “Quimica la ciencia Central”, traducido del ingles 11ª edición, por Ruben Fuerte Rivera, Editorial Pearson Mexico 2009, Pag (569-582)

2.

Experimentacion en química analítica, escrito por Isabel sierra Alonso, sonia Morante Zarcero, Damian Perez Quintanilla, Madrid, 207, editorial DYKINSON,S,L Melendez Valdez, impreso por publidista, paginas (370-385)