Reporte de Laboratorio Separación de Mezclas

1.  Resumen

.El conocimiento de los métodos de separación de mezclas consiste en una competencia fundamental en el estudiante de Química General. Partiendo de esto, la práctica No. 3 del Laboratorio del curso de Química General I arroja resultados experimentales a partir de los cuales se procedió a determinar la efectividad y eficiencia de cada uno.

Se determinó auxiliado por la ecuación de porcentaje de recuperación de volumen, cuánto del volumen de agua contaminada que se filtraba se recuperaba y por ende cuánto se perdía. Éste fue uno de los criterios para determinar la efectividad de cada método, entendiendo que a más porcentaje recuperado se cumplía de mejor manera los requisitos requeridos. En éste caso el método de papel filtro fue el que mejor porcentaje de recuperación presentó (90% sobre el volumen inicial) A pesar de esto se observó que, aplicando un segundo criterio de efectividad, la concentración de la mezcla, ésta no variaba mucho respecto a su concentración inicial (243 mg/L) respecto a la concentración final (227 mg/L). Frente a esto se comprobó cotejando los datos experimentales que la mezcla filtrada con carbón activado tuvo mejor reducción del nivel de concentración (130mg/L sobre 243 mg/L iniciales). Dejando como el más bajo en cuanto a eficiencia el método del filtro casero donde se demostró matemáticamente que el porcentaje de recuperación fue muy bajo (apenas el 73.33% del volumen recuperado) y el nivel de la concentración (para éste caso, contaminación) aumentó a casi el doble de las partículas por millón que originalmente se tenían (243 mg/L iniciales por 407 mg/L finales).

Lo anterior demostró que el mejor método para la separación de mezclas fue en el que se utilizó el carbón activado como auxiliar de filtración, sumado al uso de papel filtro. La separación por carbón activado consiste

1.  Resultados

1.  Porcentaje de Recuperación del Agua: Utilizando para la obtención de  datos tres métodos de filtración distintos, se evaluó a partir de un volumen inicial de 30 mL de agua contaminada y cuántos de éstos se recuperaron al ser procesados por cada filtro. Los resultados fueron:

Tabla No.1 “Porcentaje de Recuperación de Agua”.  Fuente: Tabla No.3, Datos Calculados.

1.  Concentración del Agua Contaminada: Para la obtención de resultados se utilizó un potenciómetro que midió las partes por millón en mg/L antes de la filtración y después de la misma, obteniendo como resultado inicial 243 ppm (mg/L) para todas las mediciones, siendo los resultados finales:

Tabla No.2 “Concentración del Agua Filtrada”.  Fuente: Tabla No.4, Datos Calculados.

1. Interpretación de resultados

La determinación de los porcentajes de recuperación realizados a través de la ecuación 1 (página 8) demuestra experimentalmente que al separar mezclas, en éste caso agua contaminada, siempre se pierde parte del volumen originalmente filtrado. Dicho porcentaje para ciertas mezclas podría ser constante según el método utilizado.

En el primer método el porcentaje de recuperación fue del 90% de los 30 mL de agua contaminada originalmente filtrados. El sedimento que se observó en el papel nos da la idea de que el volumen original de agua fue afectado por el volumen de las partículas y piedras pequeñas que quedaron en el tamiz. Una vez retirado el volumen de los sedimentos visibles el volumen de agua descendió 3 mL, los cuales quedaron distribuidos entre el sedimento tamizado y el agua que por capilaridad quedó adherida al papel.  Al medir las partes por millón de la mezcla tamizada se obtuvo que descendieron de 243 ppm a 227 ppm. Evidenciando que el papel filtro contribuyó positivamente a la limpiar de contaminantes el agua.

En el segundo método, el porcentaje de recuperación fue el más bajo (73.33%) del volumen original de 30 mL. Éste porcentaje de pérdida de 27.66% se debe a que el filtro está compuesto de materiales absorbentes  (algodón, carbón y arena) que retuvieron el volumen de agua faltante. Además de esto el nivel de concentración aumentó de 243ppm a 407 ppm. Ésta diferencia se puede entender ya que el filtro casero poseía muchas partículas que en lugar de reducir el nivel de concentración, contribuyeron a que aumentase al ser arrastradas por el flujo del agua.

En el tercer método, con la ayuda del carbón activado el porcentaje de recuperación fue el más alto respecto al nivel de concentración obtenido.  Se recuperó el 80% de la mezcla y además el nivel de concentración descendió de 243 a 130. Esto debido a las propiedades químicas del carbón activado que contribuyeron a filtrar de mejor manera el agua contaminada.  El porcentaje de agua perdido se entiende que se quedó por capilaridad en el papel y en el carbón activado, además del volumen de sedimentos tamizados en el papel filtro.

1. Conclusiones

1. . Los métodos de separación de mezclas pueden ser químicos o físicos. En el caso de la práctica No. 3 se pudo ejemplificar un método físico (tamizado con papel y con filtro casero) y un método químico (filtración auxiliada por el carbón activado) auxiliado después por el método utilizado en primera instancia.
2.  La eficiencia de los métodos de separación de mezclas fue evaluada en características cualitativas (claridad del agua) y cuantitativas (porcentaje de recuperación y concentración), entendiendo que aquel que sus resultados fuesen el de mayor volumen recuperado, menos concentración y más claridad demostrando más regularidad proporcional sería el más eficiente.
3. Se determinó el porcentaje de recuperación de volumen a través de la comparación del volumen obtenido y el volumen filtrado para cada método de separación, siendo el del papel filtro el que más volumen recuperó (27mL de 30 mL filtrados).
4. Se constató la concentración de la mezcla es un factor que indica la pureza de una mezcla o en este caso el grado de contaminantes presentes en mililigramos por cada litro de solución, en este caso, partes por millón (ppm).
5. Se consiguió determinar que a través de un filtro casero, a pesar de la aparente claridad del agua, el análisis de concentración demostró que los residuos contaminaron aún más el agua filtrada, aunmentando la concentración del mismo.

1.  Procedimiento

Antes de iniciar la práctica, cada grupo realizó días antes un filtro casero con materiales y dimensiones especificadas con antelación (filtro casero de carbón, piedrín, arena y algodón).

Procedimiento A

1. Se tomaron 90 mL de agua contaminada de una muestra presente en el laboratorio. De esos 90 mL se utilizaron 30 para cada medición.
2. Se midieron los 30 mL antes mencionados en una probeta.
3. Se midió la cantidad de ppm (mg/L) de la muestra con un potenciómetro.
4. Se armó el equipo de filtración utilizando un embudo y papel filtro.
5. Se filtró la mezcla despacio, teniendo cuidado de no romper el papel filtro.
6. El agua filtrada se recuperó en otro beacker de 100 mL ya clarificada.
7. El volumen filtrado fue medido en una probeta y comparado con el volumen que se poseía previo a la filtración.
8. Se midió la cantidad de ppm (mg/L) de la muestra final. 

Procedimiento B

1. Se realizó el mismo procedimiento utilizando el filtro casero.

Procedimiento C

1. Se realizó el mismo procedimiento utilizando carbón activado.
2. Se tomó la masa de0.5 gramos de carbón activado y se agregó a la muestra de agua contaminada.
3. Se agitó la muestra con una varilla de agitación. Se dejó reposar la muestra por 5 minutos
4. Se armó el equipo de filtración nuevamente con el embudo y el soporte principal colocando con cuidado el papel filtro.
5. Se filtró la muestra despacio y con cuidado de no romper el papel filtro por el exceso de líquido.
6. Se recuperó el volumen filtrado en un beacker de 100 mL
7. Se midió el volumen recuperado.

1.  Hoja de datos originales

[pic 3]

1.  Muestra de cálculo

1. Porcentaje de Recuperación.  

Para obtener mediante cálculos el porcentaje de recuperación de un volumen de agua filtrado utilizamos la ecuación:

   (Ecuación 1)[pic 4]

Dónde:

  Es el volumen final en mililitros (mL) [pic 5]

  Es el volumen inicial en mililitros (mL)[pic 6]

  Es el factor porcentual constante[pic 7]

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