·
Viscosidad y temperatura
El efecto de la viscosidad es
como lo indican las ecuaciones de
velocidad; la
velocidad de flujo de filtrado en cualquier instante es
inversamente proporcional a viscosidad de filtrado.
El efecto de la temperatura sobre la velocidad de
filtración de sólidos incompresibles es evidente,
sobre todo, mediante su efecto sobre la viscosidad.
·
Tamaño de partículas y
concentración
El efecto del tamaño de las partículas
sobre la resistencia de la
torta y la tela es muy notable. Incluso los cambios
pequeños en el cambio de
partículas afectan al coeficiente en la ecuación
para la resistencia de la torta, y los cambios mayores afectan la
compresibilidad.
MEDIOS FILTRANTES
El medio filtrante es el elemento fundamental para la
práctica de la filtración y su elección es
habitualmente la consideración más importante para
garantizar el funcionamiento del proceso.
En general, entre los principales criterios de selección
del material de medio filtrante se pueden destacar:
Compatibilidad y resistencia química con la
mezcla
Permeabilidad al fluido y resistencia a las presiones de
filtración
Capacidad en la retención de
sólidos
Adaptación al equipo de filtración y
mantenimiento
Relación vida útil y coste
La variedad de tipos de medios porosos
utilizados como medios filtrantes es muy
diversa,[15] en forma de telas y fibras
tejidas, fieltros y fibras no
tejidas, sólidos porosos o perforados, membranas
poliméricas o sólidos particulados, a lo que se
suma la gran variedad de materiales:
fibras naturales, fibras sintéticas, materiales
metálicos, materiales cerámicos y
polímeros.
MÉTODOS DE
FILTRACIÓN
1)
FILTRACIÓN A PRESIÓN
NORMAL
En la mayoría de los
casos,[14] la compresibilidad de la
torta de filtración se encuentra entre valores de 0,1
y 0,8 de manera que la mayor parte del aumento de la
pérdida de carga del fluido es consecuencia del medio
filtrante. En general, si el aumento de presión
conlleva un aumento significativo del caudal o velocidad de
filtración, es un indicio de la formación de una
torta granulada. En cambio, para las tortas espesas o muy finas,
un aumento de la presión de bombeo no resulta en un
aumento significativo del caudal de filtrado. En otros casos, la
torta se caracteriza por una presión crítica
por encima de la cual, la velocidad de filtración incluso
disminuye. En la práctica, se prefiere operar a un
velocidad constante, empezando a baja presión, aunque por
el empleo
generalizado de sistemas de
bombeo centrífugos, las condiciones habituales son de
presión y caudal variables.
2)
FILTRACIÓN AL VACÍO
La Filtración al vacio es un
método
físico que se utiliza para separar mezclas
heterogéneas de un sólido en un solvente o mezcla
de reacción líquida. La mezcla se vierte en un
embudo a través de un papel filtro, el sólido de la
mezcla queda en el filtro y el líquido es atraído
hacia un recipiente colocado abajo, gracias al vacío que
se le aplica a éste con una bomba de vacío. Lo que
interesa recolectar en este tipo de filtración es el
sólido cristalizado que queda en el papel filtro, el
líquido filtrado se desecha. El sólido se
cristaliza gracias a que el efecto de vacío que causa la
bomba, enfría la solución.
MATERIALES,EQUIPOS,
INSTRUMENTOS Y REACTIVOS
Para la práctica de laboratorio
empleamos los siguientes materiales, equipos y
reactivos:
MATERIALES:
·
Matraz de kitasato
·
Embudo Buchner
·
Papel filtro
·
Vaso de precipitado
·
Matraz erlenmeyer
·
Embudo de vidrio (con
vástago largo)
·
Bagueta
EQUIPOS:
·
Bomba de vacio
REACTIVOS:
·
Sulfato de cobre
(CuSO4.5H2O)
·
Hidróxido de amonio(NH4OH)
·
Cloruro de bario(BaCl)
·
Acido sulfúrico(H2SO4)
INSTRUMENTOS
·
Soporte universal
·
Aro de soporte
·
nuez
PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL
I.
FILTRACIÓN A PRESIÓN
NORMAL:
* En un vaso de precipitado colocamos 10 ml.
De CuSO4.5H2O, luego le añadimos gota a gota el
NH4OH hasta que precipite.
Observaciones: Notamos que se forma un
precipitado gelatinoso debido a que este se pega a
las paredes del vaso de precipitado. Este precipitado es de
color celeste,
medio turquesa.
** Luego preparamos el soporte
universal con el aro de soporte la nuez y en el embudo colocamos
el papel filtro y debajo de este le colocamos el
matraz.
*** Con ayuda de la bagueta
pasamos la solución del vaso de precipitado al embudo para
obtener una filtración a presión normal.
Observaciones: Podemos apreciar que la
solución desciende de manera muy rápida y en el
papel filtro se queda el soluto.
II.
FILTRACIÓN AL VACÍO
* En un vaso de precipitado colocamos 20 ml.
De BaCl, luego le añadimos gota a gota el H2SO4
hasta que precipite.
Observaciones: Notamos que se forma un
precipitado solido ya que es medio arenoso. El precipitado que se
forma en este proceso es de color blanco.
** Luego preparamos la bomba de
vacio con la manguera conectada al matraz de kitasato puesto con
el embudo Buchner y sobre este el papel filtro.
*** Con ayuda de la bagueta
pasamos la solución del vaso de precipitado al embudo
Buchner para obtener un filtrado al vacio.
Observaciones: Notamos que de una manera
mucho mas rápida el encender la bomba de vacio ejerce una
fuerza con la
cual extrae el liquido separándola del soluto.
CÁLCULOS
YRESULTADOS
Se emplearon las siguientes ecuaciones
estequiometricas:
·
Ahí se puede ver que se coloca sulfato de cobre +
hidróxido de amonio y podemos ver que se forma
hidróxido de cobre II y sulfato de amonio.
·
Y en esta reacción se puede ver que se mezcla
cloruro de bario + acido sulfúrico y se forma sulfato de
bario + acido clorhídrico.
CONCLUSIONES
Del presente trabajo se ha
podido concluir lo siguiente:
·
Es muy importante mantener mucho cuidado al manipular la
bomba de vacio ya que esta emplea mucha fuerza.
·
La gran importancia del papel filtra para cada procedimiento de
filtración en el laboratorio.
·
Se ha concluido también que los procesos de
filtración son elementales para separar o reconocer el
soluto de una solución.
·
Diferenciar los tipos de precipitados que se forman en una
solución mediante el procedimiento de filtrado.
·
Que se puede indicar el tipo de filtración para cada
precipitado formado.
RECOMENDACIONES
En la presente práctica de laboratorio se
recomienda:
·
Usar guantes; debido a que se trabaja con acido
sulfúrico y este ácido es muy corrosivo que al
entrar en contacto con la piel la puede
dañar.
·
Usar guardapolvo; ya que este nos cubre y protege de
cualquier compuesto químico, sea corrosivo, toxico o
volátil.
·
Usar mascarilla; debido que al trabajar con ácidos
emanan gases que
pueden ser perjudiciales al organismo.
·
Lavar bien los materiales; ya que pueden tener residuos de
otros compuestos y acelerar o retardar la formación del
precipitado.
·
Limpiar y mantener un control estricto
de la cantidad de soluciones que
se van a mezclar; debido a que una mayor o menor cantidad de
solución puede ocasionar problemas.
·
No colocar con cuidado cada tipo de compuestos y en
cantidades medidas.
·
Realizar la ecuación química de la
reacción química de cada compuesto
mezclado.
·
Tener mucho cuidado al emplear la bomba de
vacio.
·
Usar con mucho cuidado el papel filtro; ya que es muy
frágil y se puede romper.
BIBLIOGRAFÍA
Para la realización de esta práctica de
laboratorio se emplearon las siguientes páginas y libros:
ü
google.com
ü
http://www. monografias.com
ü
http://www.rincondelvago.com
ü
Libro del
centro preuniversitario de la UNALM – química
ü
Libro de química experimental.
ü
Libro del centro preuniversitario de la
UNMSM
CUESTIONARIO
1.
¿Qué características presenta el papel
filtro?
Rpta.- El papel de filtro es un papel que se corta en forma
redondeada y se introduce en un embudo, con el fin de ser filtro
para las impurezas insolubles y permitir el paso a la
solución a través de sus poros.
El "papel filtro" se usa principalmente en laboratorios
analíticos para filtrar soluciones homogéneas.
Normalmente esta constituido por derivados de celulosa y permite el manejo de
soluciones con pH entre 0 y 12 y temperaturas
de hasta 120°C.
• Los papeles de filtro para análisis cualitativo son utilizados para la
identificación de sustancias, así como para la
preparación de muestras en multitud de análisis
químicos.
• Los papeles de filtro para análisis cualitativo
corriente están fabricados con linters de algodón
y otras fibras vegetales de elevada pureza. Su velocidad de
filtración es rápida o muy rápida,
especialmente útiles en filtraciones de precipitados
gruesos o en aquellas que no ofrezcan excesiva
dificultad.
• Gramaje: 80 g/m2.
2. ¿En que
consiste la centrifugación, clases de
centrifuga?
Rpta.- El objetivo de la
centrifugación preparativa es aislar partículas
específicas.
Existen 2 grandes tipos de centrífugas:
1) Centrífuga De Sedimentación:Esta
contiene un cilindro o un cono de pared sólida que gira
alrededor de un eje horizontal o vertical. Por fuerza
centrífuga, una capa anular de líquido de espesor
fijo se sostiene contra la pared. A causa de que esta fuerza es
bastante grande comparada con la de la gravedad, la superficie
del líquido se encuentra esencialmente paralela al eje de
rotación, independientemente de la orientación de
la unidad. Las fases densas "se hunden" hacia fuera y las fases
menos densas se levantan hacia dentro. Las partículas
pesadas se acumulan sobre la pared y deben retirarse continua y
periódicamente.
2) Centrífugas De Filtro: Estas operan
como el tambor de rotación de una lavadora
doméstica. La pared de la canasta está perforada y
cubierta con un medio filtrante, como una tela o una rejilla
fina, el líquido pasa a través de la pared impelido
por la fuerza centrífuga dejando una torta de
sólidos sobre el medio filtrante. La rapidez de
filtración se incrementa con esta fuerza y con la
permeabilidad de la torta sólida. Algunos sólidos
compresibles no se filtran bien en una centrífuga a causa
de la deformación que sufren las partículas por la
acción
de la fuerza centrífuga, por lo que la permeabilidad de la
torta se ve reducida considerablemente. La cantidad de
líquido que se adhiere a los sólidos después
que éstos se han centrifugado depende también de la
fuerza centrífuga aplicada; en general, el líquido
retenido es considerablemente menor que el que queda en la torta
que producen otros tipos de filtros.
Clasificación
Dependiendo del mecanismo utilizado para realizar su trabajo, las
centrífugas se clasifican en:
1) Centrífugas Hidraulicas: Para este tipo
de centrífuga es necesario un litro de agua por segundo para un H.P. Cuando la
presión se aplica con una
bomba centrífuga, ésta tiene generalmente, un
rendimiento propio de 0.65 a 0.80. Las bombas bien
construidas, llegan fácilmente a 0.75.
2) Centrífugas De Banda: Este tipo de
centrífugas se reúne en baterías movidas por
un eje longitudinal común que, a su vez, es mandado por un
motor. Los ejes de las
centrífugas son verticales y por lo tanto, la
transmisión necesita poleas locas para
el regreso de la banda. El eje longitudinal gira
comúnmente a una velocidad de aproximadamente un tercio de
la de las máquinas.
El cálculo
de las centrífugas de banda, se hace a partir del par y de
la aceleración angular, pudiendo considerarse ésta
como constante durante el período de arranque.
3) Centrífugas De Mando Eléctrico:
Estas máquinas se manejan
con un motor
eléctrico vertical, cuyo eje es continuación del
eje de la centrífuga. El mando de la máquina se
efectúa por medio de un embrague de fricción
consistente en dos zapatas de material flexible provistas de dos
balatas de fricción y convenientemente cargado. Las
zapatas están fijas al eje del motor y giran dentro de un
tambor que a su vez está fijo al eje de la
centrífuga, resbalan al principio, arrastrando la
centrífuga que gira más y más
rápidamente y al fin de determinado tiempo las
zapatas se adhieren completamente. La rapidez de
aceleración puede modificarse considerablemente,
modificando el peso de carga de las zapatas o cambiando el grueso
de la banda flexible de que están hechas.
4) Centrífugas Tipo Canasta: Estas
centrífugas son llamadas a menudo "centrífugas
filtro o clarificadores". Tienen una pared perforada y un rotor
tubular cilíndrico. En la mayoría de los casos para
pared externa la centrífuga consiste en una fina malla
metálica o una serie de mallas soportadas por una pesada
malla gruesa, la cual a su vez es soportada por un plato.
El líquido pasa a través de la malla, y las
partículas muy largas se depositan en esta. Estas
centrífugas son empleadas en la manufactura de caña de azúcar,
en el secado de ropa en lavadoras caseras y en el lavado y secado
de diferentes tipos de cristales y materiales
fibrosos.
5) Centrífugas tipo vacuum: En estas
centrífugas, el rotor gira en aire o
algún otro gas a
presión atmosférica. La fricción gaseosa en
el rotor giratorio aumenta a un promedio relativamente alto, tal
así que la energía requerida por el motor aumenta
también. Esto da como resultado que la temperatura del rotor aumenta
drásticamente, algunas veces excediendo el punto de
ebullición del agua.
Estas centrífugas pueden ser usadas para la
determinación de pesos moleculares de prácticamente
todas las sustancias en solución. En centrífugas
modernas, los conductores de aire han sido reemplazados por
conductores con motores
eléctricos más eficientes. Las
centrífugas tipo vacuum son utilizadas para purificar
muchos materiales biológicos que no pueden ser
fácilmente separados por otros métodos.
3. Hacer esquema de
la estufa y sus partes
4. Hacer esquema del
horno mufla y sus partes
Los hornos se construyen con modernos materiales
aislantes, capaces de soportar
hasta 2000 ºC, que les permiten alcanzar altas
temperaturas en un corto espacio de
tiempo, con la correspondiente economía energética y de tiempo.
Estos materiales también son muy livianos y permiten la
construcción de hornos muy
ligeros y de dimensiones exteriores muy reducidas.
Características:
– Insolación de ladrillo refractario de alta
resistencia. Duro, resistente a la abrasión,
diseñado para aguantar cargas pesadas.
– Caja de acero resistente
aguanta las demandas más exigentes.
– La puerta esta llena con cemento
refractario para un uso de larga vida.
– Para mayor seguridad la
puerta es de contrapeso y se abre hacia arriba, el lado caliente
esta alejado del lado por donde se opera.
– Los elementos de calentamiento que están
encajados en cemento refractario especial, tienen una larga
duración, están protegidos contra materiales
dañinos y vibraciones mecánicas.
– Los elementos de calentamiento están ubicados
en los cuatro lados de la cámara para transferencia
máxima de calor
y uniformidad en la cámara
– Tienen una placa de cerámica para proteger la parte inferior
del elemento de calentamiento.
– Las conexiones eléctricas están hechas
con conectores de conducto.
Funciones:
– Combustión total de orgánicos
– Calentar herramientas
tratadas y amarras
– Calentar vidrio tratado
5. Hacer esquema del
desecador y sus partes
Es un aparato que absorbe la humedad cuando se realiza
una reacción
6. Mencione las
clases de agentes desecantes
Importancia del secado
La importancia de esta técnica deriva del hecho
por el cual pequeñas cantidades de humedad inhiben la
cristalización de muchas sustancias. Además, muchos
líquidos, cuando destilan en presencia de agua, reaccionan
con ésta (se hidrolizan) o destilan con el agua (se
arrastran) a temperaturas bastantes distantes de sus puntos de
ebullición. Por estas razones, el paso final, antes de la
recristalización de un sólido o de la destilación de un líquido, es la
eliminación del agua que lleva consigo mediante
algún proceso de secado.
Características de un buen desecante
Un buen desecante químico debe reunir las
siguientes condiciones:
1) No reaccionar con la sustancia a secar.
2) Tener una gran eficacia o
poder
desecante, esto es, eliminar el agua completamente o casi
completamente
3) Tener una gran capacidad de desecación, es decir,
eliminar una gran cantidad de agua por unidad de peso de
desecante
4) Secar rápidamente.
5) Ser fácilmente separable de la sustancia una vez
seca.
Agentes de secado
Los agentes de secado pueden clasificarse en dos
grupos:
A) Los que reaccionan químicamente con el agua en un
proceso no reversible dando origen a un nuevo compuesto.
El anhídrido fosfórico
(P2O5) elimina el agua con mucha
eficacia y muy rápidamente. Es caro. Solamente se emplea
cuando se necesita un alto grado de desecación y
sólo después de un secado preliminar con un agente
menos caro y eficaz. Se emplea para secar hidrocarburos
y sus derivados halogenados sencillos, éteres y nitrilos,
pero nunca para alcoholes,
cetonas, aminas y ácidos.
El sodio metálico (Na) es un agente muy eficaz,
especialmente cuando se utiliza en forma de un hilo muy fino,
pero se puede utilizar solamente para secar éteres,
alcanos e
hidrocarburos aromáticos. Su utilización debe
siempre ir precedida por un secado previo con cloruro
cálcico, sulfato magnésico o anhídrido
fosfórico.
El hidruro de calcio (CaH2) es un desecante
poderoso y de gran capacidad de desecación. Su eficacia
aumenta enormemente al elevar la temperatura. El hidruro
cálcico se recomienda para eliminar trazas de humedad de
gases y de éteres y aminas terciarias. El óxido
cálcico se utiliza corrientemente para el secado de
alcoholes de peso molecular bajo.
B) Los que se combinan reversiblemente con el agua bien
por adsorción o por formación de un hidrato:
El cloruro cálcico anhidro (CaCl2) se
utiliza mucho por ser de gran capacidad y relativamente barato.
Sin embargo, es bastante lento y moderadamente eficaz. Es
particularmente adecuado para secados preliminares, pero se
recomienda solamente para hidrocarburos y sus derivados
halogenados y para éteres. Es generalmente inadecuado para
compuestos ácidos, tales como ácidos
carboxílicos y fenoles, porque con frecuencia contiene
algo de cal, y para alcoholes, cetonas, aminas,
aminoácidos, amidas y algunos aldehídos y esteres
por la formación de complejos.
El sulfato sódico (NaSO4) es barato y
presenta una gran capacidad, sin embargo, es lento y, debido a su
baja eficacia, es casi siempre inservible para disolventes tales
como el benceno, tolueno y cloroformo, en los que el agua se
disuelve muy poco. Es recomendable como agente de secado
preliminar para la eliminación de cantidades grandes de
agua, especialmente en las soluciones etéreas.
El sulfato magnésico anhidro (MgSO4) es
un desecante excelente para todos los fines. Presenta gran
capacidad y eficacia y es barato y bastante rápido.
El sulfato calcio anhidro (CaSO4) (Drierita) es
muy rápido y eficaz, pero tiene una capacidad de secado
pequeña. Con frecuencia se utiliza después de un
desecante primario, como el sulfato sódico.
Autora:
Merly Geraldine Hidalgo
Céspedes
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