Operaciones Fisico - Quimica Basicas

 

Tema 3: Operaciones Físico-Químicas Básicas 1. Filtración Filtración:: Es un proceso mediante el cual se separa dos o más sustancias que se encuentran mezcladas y para realizar  la operación de filtrado, se usan embudos sobre los que colocaremos papeles de filtro donde nos quedara retenida la parte sólida. Los filtros tienen un tamaño de foro determinado, pudiéndose en alunos casos calcular el tamaño de la  part!cula retenida. "uestro papel de filtro es de celulosa con un #$% de & #' absorbido, y el tamaño del  poro será más más o menos rande se(n el tamaño tamaño del sólido a sep separar. arar. Los papeles del filtro )an numeradas y las numeraciones se(n aumente el tamaño del poro es menor. El filtro puede ser de plieues que se utiliza para filtraciones más rápidas y filtros lisos que se utilizan para filtra*es más lentos. #. +entrifuación: +entrifuación: En este proceso se lora separar de un liquido una parte sólida por medio de la fuerza centr!fua para ello se utilizan aparatos que son las centr!fuas y en anatom!a se utilizan las citocentr!fuas. En las centrifuas normales lo que se introducen introducen son tubos y en las citocentr!fuas citocentr!fuas lo que introducimos son portaob*etos portaob*etos con un dispositi)o especial, con el fin de obtener restos celulares que están contenidos en un l!quido. e someten en las muestras a un mo)imiento de rotación y es importante que las muestras estén equilibradas en el aparato, una frente a otra. -. ecantación ecantación:: Es separación de dos densidad, ases por se acción la ra)edad, eneralmente un sólido con un l!quido doslal!quidos de distinta de*andereposar y se /ace un )ertido directo delmezclado l!quido superior o bien seo elimina con una pipeta. 0. edidas de 2olumen y +apacidad. 3ara medir un )olumen utilizaremos el menos recipiente capaz de medir. +uando /ablamos de )olumen nos referimos a sólidos y cuando /ablamos de capacidad nos referimos a l!quidos. in embaro los confundimos y /ablamos de )ol(menes refiriéndonos a l!quidos. 3ara medir capacidades los recipientes que usaremos serán recipientes de boca anc/a como )asos de  precipitados, erlenmeyer erlenmeyer para medir de forma apro4imada, aunque en realidad todo /abr!a que medirlo con matraces aforados, para llenarlos, cualquier recipiente, ser /ará de forma rápida al principio y se(n aumenta el )olumen por el cuello del recipiente pararemos acabaremos enrasando ota a ota con una  pipeta.  Enrasar : Es

/acer que el e4tremo del menisco que forma un l!quido cuando está contenido en un tubo estrec/o sea tanente a la l!nea de enrase siempre medido a la altura de los o*os, para e)itar lo que se denomina error de 3565LEL57E. Esto es el desplazamiento aparente de un ob*eto cuando se mira desde diferentes puntos, al leer un )olumen nuestro o*o debe estar al mismo ni)el que el 8menisco9 si se obser)a  por arriba el )olumen que mediremos será menor y si se /ace por aba*o el )olumen que medimos será mayor.

 El menisco menisco:: es

la cur)a que se forma en el borde del l!quido con las paredes del recipiente en el que se encuentra debido a la diferencia en la tensión superficial. El menisco sea mas cur)o cuanto mas estrec/o sea el diámetro del recipiente. ambién ambién podremos medir con otros recipientes más estrec/os como la probeta y la pipeta.

;+ómo se pipetea< ipos de pipeta. Las pipetas raduadas en se las denominan as! porqueentienen unaderaduación parados medir cantidades l!quido. =eneralmente pipetas raduadas la parte arriba lle)an n(meros. El de e4actas arriba esdel la capacida capa cidadd total en mililitros y el de aba*o es el m!nim m!nimoo )olu )olumen men que es capaz capaz de apreciar apreciar y puede puede ser en forma de decimal o en forma de quebrado. E4isten pipetas de distinto tamaño, 1$, >, #, 1, $.#, $.1 ml y también e4iste lo que se denominan micropipetas micropipetas..

 

&ay dos formas: ?1@A se introduce la pipeta en el l!quido se aspira y se enrasa a $ lo lle)amos al tubo donde queremos ec/ar  esa cantidad y lo de*amos caer resbalando por las paredes la cantidad deseada. El resto o se tira o se de)uel)e al recipiente inicial. ?#@A e introduce la pipeta en el l!quido, se aspira y se enrasa en un punto determinado de la pipeta calculando pre)iamente restando al )olumen total de la pipeta el )olumen requerido, por e*emplo si necesitamos -ml y utilizamos una pipeta de >ml enrasaremos en dos y sacaremos esa cantidad y no nos quedará nada. pesada B edidas edidas de 3eso: 3eso: >. >.   étodos de pesada 5unque ambos están !ntimamente relacionados y a )eces se utilizan indistintamente, e4isten diferencias entreconceptos ellos. La masa nos mide la cantidad de materia de un ob*eto y es in)ariable. 3eso es el )alor de la fuerza por la que es atra!do un ob*eto /acia el centro de la tierra debido a que la fuerza de atracción difiere con la altitud y con la latitud. El peso de un ob*eto es )ariable. C3 D asa  =ra)edad C.GAA. En el laboratorio nos )amos a basar en la masa para e)itar que los resultados )ar!en se(n la situación eoráfica. La masa se )a a determinar con las balanzas Cla cual el peso de un ob*eto se comprara con el con*untos de masas patrón CpesasAA. ebido a que la ra)edad afecta iual al peso problema que a la masa patrón una iualdad de pesos indica una iualdad de masas. En la práctica terminolóica no /ay diferencias entre masa y peso ya que llamamos pesada a la comparación de masas y peso a los ob*etos de masa conocido. 1. 3ro 3ropie piedad dades es de la bal balanz anza: a: E4actitud: es la apro4imación de una serie de pesadas al )alor )erdadero. 3recisión: también llamado en el caso de alunas balanzas fidelidad. Es la propiedad más importante de una balanza y se corresponde con la reproducibilidad de la pesada, es decir, si se repite )arias )eces una misma pesada debe obtenerse siempre el mismo )alor. ensibilidad: e define como la capacidad de la balanza de detectar una sobre cara, es decir, )ariación de masa más pequeña que una balanza puede medir o detectar. detectar. +apacidad de +ara: á4ima cara que una balanza puede medir. #. ipos de balanza: e pueden clasificar se(n 1. u sensibilidad: precisión isión: con sensibilidad desde $.1 a $.$$1 r. ? Balanzas de prec ? Balanzas analíticas analíticas: cuya sensibilidad es iual o mayor de $.$$$1 r. #. e(n su construcción: ? Balanzas  Balanzas mecánicas mecánicas: ?? =ranatarios: ten!an dos platillos e - )ias: con platillo (nico. ? o/rs Hespal: obtener densidad de l!quidos. ? ecánica anal!tico: mas capacidad de cara, precisión y sensibilidad puede tener 1 o #  platillos. ? Balanzas electrónicas electrónicas: on las que actualmente se utilizan en los laboratorios de in)estiación y actualmente se utiliza la monoplano de cara superior. e pesa depositando los ob*etos sobre el plato y se lee en la pantalla el resultado. i para pesar una sustancia u ob*eto, tenemos que /acer uso de un recipiente que lo contena. 3. e*. 2aso de precipitado o un )idrio de relo*, debemos conocer el peso del mismo. 3odemos tararlo  poniendo en el platillo y pulsando la tecla tara. Los ob*etos o sustancias podremos pesarlos después. -. 6elas para utilizar una balanza: ebe e)itarse o estar e4ento de )ibraciones radiaciones de calor, e4ceso de /umedad, corrientes de aire, deben colocarse en una mesa de pesada especial. Las balanzas mecánicas, mientras no se utilizan deben estar bloqueadas. e debe centrar la cara en el platillo o en el plato y nunca se colocará las sustancias sobre el plato, se depositará sobre un ob*eto de )idrio, material inerte o plástico, la balanza debe estar escrupulosamente limpia y si la balanza tu)iera pesos, estos se coer!an con pinzas, nunca con la mano.

 

I. 5ua: El aua se utiliza como medio de limpieza de material, preparación de reacti)os lle)a ran n(mero de impurezas oránicas e inoránicas. 3uede suponer errores en el laboratorio. Es necesario utilizar aua pura actualmente la calidad del aua se indica por rado?reacti)os sucesi)os. El +"3 reconoce - ni)eles de pureza del aua en el laboratorio en función de la conducti)idad espec!fica de la resistencia espec!fica de los silicatos o de los metales pesados. El aua de tipo 1: debe utilizarse en procedimientos cuantitati)os as!, como en la preparación de controles patrones, etc. El aua de tipo #: se utilizará en técnicas cuantitati)as as! como en microbiolo!a, inmunolo!a y /ematolo!a. El aua puede utilizar como materia prima para obtener aua de tipo 1 o # se(n el uso  posterior quedesetipo le dé-:alsemismo. étodos de purificación del aua: pueden clasificarse en: estilación, esionización, Jsmosis Kn)ersa, Filtración y adsorción. "inuno de ellos se puede considerar como método de elección. Destilación: me*or método para obtener aua puta, es un proceso en el cual el aua se calienta /asta e)aporar condensándose condensándose a continuación con lo que obtenemos aua e4enta de auas e4trañas que contenan material oránico, no )olátil, impurezas inoránicas, bacterias y muy ba*a conducti)idad. 3ara obtenerlo se utilizan los destiladores, a partir de esa aua destilada se puede obtener el aua bidestilada, mediante una #@ destilación en presencia de un aente o4idante como el permananato potásico que destruye la materia oránica que pudiera e4istir después del primer proceso. iene una serie de incon)enientes: ?"o se eliminan impurezas como el amoniaco, dió4ido de carbono, cloro, etc. C"& -, +'#, +L#A ?e acumulan en el destilador los materiales no )olátiles, lo que implica una limpieza periódica, con el se obtiene aua de tipo 1 ó #. ?e limpia con una solución de &+l al 1$% durante # /oras. Desionización: es un método de purificación en el cual el aua pasa a tra)és de una resina de intercambio iónico ácido o básico o mi4ta. e encuentra en una columna, estas resinas son capaces de eliminar impurezas caradas positi)a o neati)amente. La )ida de esta columna es limitada y /ay que cambiarle periódicamente. 3ero también tiene alunos incon)enientes como son: ?"o elimina componentes oránicos ni microoranismos y es necesario realizar una purificación  preliminar para poder obtener aua de tipo 1 por este procedimiento /ay que realizar un tratamiento  posterior con carbono carbono acti)ado o bien bien filtros para eliminar m microoranismos icrooranismos y compuestos oránicos. oránicos. Ósmosis inversa: +onsiste en el paso del aua ba*o presión a tra)és de una membrana semipermeable que detiene el paso de las part!culas disueltas tanto oránica oránicass como inoránicas. +on este método se obtiene aua de tipo - con lo que no es muy adec adecuado uado para obte obtener ner aua del labora laboratorio. torio. e suele utili utilizar zar como sistema preliminar de purificación de aua antes de pasar por una unidad desionizadora. Filtración: consiste en /acer pasar el aua a tra)és de membranas semipermeables, la calidad de a filtración es in)ersamente proporciona l altesstamaño del poro filtro. Adsorción : e ut util iliz izaaproporcional como como aen aente abso absorb rben ente tes s eldelca carb rbón ón )e )ee eta tal, l, an anil illo loss y si sili lica cato toss se lo lor raa  principalmente la eliminación eliminación de impu impurezas rezas oránica oránicas. s. 5 5ctualmente ctualmente los si sistemas stemas de purificación purificación suelen estar  formada por una unidad de Jsmosis in)ersa una unidad de carbón )eetal que elimina materia oránica unidades unid ades de desi desioniz onización ación mi4tas para eliminar eliminar mate material rial inoránic inoránicoo y filtros filtros para eliminar part!cula part!culass disueltas y bacterias. . isoluciones isoluciones:: e llama disolución a la mezcla /omoénea de moléculas, átomos o iones de dos o más sustancias diferentes. Los componentes se llaman soluto y disol)ente. iempre que la disolución tena el mismo estado f!sico que uno de los componente componentess se la llama disol)ente. i los dos componente componentess tiene tienenn el mismo estado f!sico que la desi desinac nación ión soluto?dis soluto?disol)e ol)ente nte es arbitraria arbitraria aunque normalmente se le llamó soluto al que está en menos proporción. anto el soluto como el disol)ente, pueden tener, un estado f!sico u otro y as! tendremos diferentes tipos de disoluciones. e todas estas disoluciones las que más )amos a utilizar son las de sólido en l!quido y la de l!quido en l!quido.

 

Las disoluciones cuyo disol)ente es el aua se les denominan acuosas y las disoluciones el disol)ente es alco/ol se denomina alco/ólica. e llama solubilidad de una sustancia en un determinado disol)ente a la má4ima concentración que se  puede conseuir en una disolución de esa sustancia en un disol)ente determinada y a una determinada temperatura. La solubilidad depende de la naturaleza del soluto, disol)ente y temperatura para identificar una disolución /ay que indicar, no solo los campos que la forman sino también la concentración en que se encuentra cada componente. La proporción que /ay entre soluto y disol)ente se llama concentración. e(n la cantidad de soluto una disolución puede ser saturada cuando no admite mas soluto la disolución de manera que si se añade más se queda en el fondo. obresaturado: cuando la cantidad es superior a la que acorresponde a esa temperatura puede lorar disol)iendo el soluto cuandodelasoluto disolución se encuentra mayor temperatura. Lueo seseenfriara lentamente y se de*ar!a en reposo. Estass disolucio Esta disoluciones nes son inestable inestabless tiend tienden en a sepa separarse rarse.. a ambié mbiénn las disolucio disoluciones nes pueden pueden ser dilui diluidas: das: cantidad soluto es pequeña paso determinado cantidad de disol)ente. M concentrada cuando se /aya cerca de la saturación. 3orque la cantidad de soluto es rande para una determinada cantidad de disol)ente. oncentración: Kndica la composición en función de las cantidades que /ay de soluto y disol)ente o disolución. 3ueden ser: ?Mnidades qu!micas Ccómo la molaridad, normalidad, molalidad y la fracción molarA ?Mnidades f!sicas Cr. NlA, %, % peso, % )olumen, % peso?)olumenA: se e4presa el n(mero de ramos de soluto contenidos en un litro de disolución se representa por Nl. -% p: e4presa el n(mero de ramos de soluto contenidos en 1$$ ramos de disolución se representa por % pNp. =eneralmente la riqueza o pureza de los reacti)os )iene e4presados en % pNp. -% v: e4presa el n(mero de cent!metros c(bicos o mililitros de soluto contenidos en 1$$ cent!metros c(bicos o mililitros de disolución. -% p/v: e4presa el n(mero de ramos de soluto en 1$$ cent!metros c(bicos o mililitros de disolución. -Se puede expresar parte por millón : indica el n(mero de ramos de soluto por cada millón de ramos de disolución. 1.?  1.?  +alcular la cantidad de soluto y disol)ente que /ay en 0$$ ramos de una disolución al I% pNp y en >I ramos de disolución al -$% pNp. 0$$r  C0$$IAN1$$ D #0$$N1$$ D #0 e una disolución de 0$$ ramos, -I ramos es el disol)ente CauaA y el #0 es el soluto. >Ir  C>I-$AN1$$ D 1IG$N1$$ D 1I,G de >I ramos, 1I,G son los ramos de soluto mientras que el resto: -,# son los ramos de disol)ente CauaA #.?  e4presadas en % #.? +alcula las concentraciones de las disoluciones siuientes e4presadas ?#$ ramos de az(car en -$$ ramos de aua En -$$ /ay #$ en 1$$ /abrá O. OD C1$$#$AN-$$ D #$$$N-$$ D I,I% pNp ?I ramos de sal en G$ ramos de aua En G$ /ay I  en 1$$ /abrá O. OD C1$$IANG$ D I$$NG$ D ,>% pNp ?#$ mililitros de alco/ol et!lico en 0$ ramos de aua. #$ ml son $.$#r. En 0$ /ay $.$#  en 1$$ /abrá O. OD C1$$$.$#AN0$ D #N0$ D $.$>% pNp % pNp D r. solutoNr. disol)ente  1$$ % pN) D r. solutoNml. disol)ente  1$$ % )N) D ml solutoNml disolución  1$$

 

-.?   ;+ómo preparar!as >$ r. de una disolución de "aC'&A. abiendo que la riqueza del reacti)o comercial -.? es del G% cuanto /idró4ido de sodio coer!as. 1$% D ramos de soluto entre ramos de disolución  1$$  1$%D r. solutoN>$ r.D >r de soluto de "aC'&A i la pureza de "aC'&A es del G% para usar > r. de "aC'&A tenemos que coer >,1$ r. 1$$> D>,1$#$ r.   G 0.?  abiendo que la riqueza del reacti)o r eacti)o comercial es 0.? 3reparar 1$$ ml de una disolución de "a+l al >% pN). abiendo del %. Kndique cómo lo /ar!a. >% D Cr. olAN1$$ ml  r. e "a+l D > C>1$$AN D >,$> r. &abr!a que coer para usar puros > r. e "a+l y mezclar!amos con aua /asta llear a 1$$ ml >.? enemos una disolución al #> % pN) de "aC'&A ;+uantos r. e soluto tenemos en #>$ cm - de esa disolución #>%D Cr. soluto  1$$AN#>$ ml  r. #>#>$N1$$DI#,> r. e "aC'&A y después se mezcla con & #' /asta lleara los #>$ ml I.?  I.?  2ais a preparar > ml de una disolución de "aC'&A al #%. abiendo que la riqueza del reacti)o comercial es del %. #%DCr. oluto  1$$AN>ml  r. #>N1$$ D 1,> r.

!olaridad: e representa por  y se define como numero de moles de soluto entre litros de disolución .?  .? +alcular los rs. e soluto que se necesitan para preparar #>$ cm - de una disolución $.1 de nitrato de  plata. 3esos atómicos: "D10P 'D1IP 'D1IP 5D1$G 5D1$G  "#'> Q &#' D &# "  "#'I D &"'-  5C"'-A D Cr.Np.a.ANL  $.1D Cr.N1$AN$.#>  $.1 $.#>D r.N1$ 2D #>$ml D$.#>L r.D 0.#> D$.1 =r.D;<   0,#>r. e soluto de 5C"'-A  p.a. D 1$GQC10Q1I-A 1$GQC10Q1I-A D 1$G 1$GQC10Q0GA QC10Q0GA D 1$G Q I# D 1$ G.? +alcular la molaridad de una disolución que contiene #> r. e "a+l en 1-$$ cm G.?  D ;< 2D 1-$$cm- D 1-$$ml D 1.-L  p.a.D #- Q ->.> D >G.> r.D #> r.

 D C#>N>G.>AN1.- D $.-#G

.? +alcular r. soluto para preparar 1$$ cm - de una disolución $.0 de +arbonato de &ierro KKK. .? +arbonato de &ierro KKK  +#' Q &#'  &#+'0  FeC+'0A3.a. del carbonato de /ierro D >>.G Q -C1#QI0A D #G-.G =r.D;< $.0D Cr.N#G-.GAN$.1 2D1$$mlD$.1L D$.0

 

r.D 11.-># de FeC+'0A-

 

1$.?? +alcular la molaridad de una disolución que contiene 1$r. e &+l# en -$$ cm- de disolución 1$. +loruro de ercurio CKKA  &+l#  &D #$$.> +lD ->.> D ;< DC1$N#1.>AN$.-  D$.1## =rD1$ 2D-$$mlD$.-L  p.a. D #$$.>Q#->.> #$$.>Q#->.> D # #1.> 1.> 11.? se /a preparado una disolución de etanol en aua, para ello se disol)ieron # r. e éste alco/ol en $ 11.? de aua, el peso molecular del etanol es 0I y el del aua 1G. La densidad de ésta disolución es 1.$1G r.Ncm +alcular los moles de etanol, la molaridad CA, los r.NL. e podrá calcular el % pNp D1.$1G rNcm- D 1.1$1G rNml 2olumenD #r. e +#&I' Q $r. &#' D 1G# r. aA mol de etan tanol  mol D r. N p.a.  molD #N0I D # moles de + #&I'  bA olaridad D ol de ddisoluciónNL isoluciónNL de disolución D Cr.Np Cr.Np.aANL .aANL  C1G#NI0AN1G# D #.G0N1G#D $.$1>I  cA =r.NL ;<  dD $.1$1GrNml  1$$$ mlNL D 1$1G rNL D densidad dA % pNp  r.solutoNr. isol)ente 1$$  % pNp D #N$  1$$ D 1$#.#% pNp C$N# 1$$ D .G#% pNpA