domingo, 8 de septiembre de 2019

SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Diferentes formas de separar las mezclas: decantación, filtración, imantación.


Indicador de logro: Reconoce e interpreta la separación de mezclas. 


Competencia: Reconozco e interpreto la separación de mezclas.
Palabras claves: mezcla, componentes, homogéneas, heterogéneas, decantación, tamizado, sedimentación, filtración, centrifugación.
Pregunta generadora:
¿Por qué es importante reconocer e interpretar la separación de mezclas?

Situación de aprendizaje:

Resulta mucho más fácil preparar las mezclas que separar los componentes de las mismas. Conscientes de esto, los químicos han diseñado técnicas para separar e identificar los componentes de las mezclas sin alterar su composición. 

Los principales métodos para separar mezclas heterogéneas son la decantación, la filtración, la centrifugación, la imantación o separación magnética, la flotación, la extracción, el tamizado y la sublimación.

La decantación o sedimentación se presenta cuando se tiene una mezcla formada por un líquido y sólido, se pueden separar los componentes utilizando el proceso de decantación, el cual consiste en dejar en reposo por un tiempo corto la mezcla, para que el sólido, gracias al peso de sus partículas y debido  a la fuerza de gravedad se deposite en el fondo del recipiente. Posteriormente, se pasa el líquido a otro recipiente.


Separación de un sólido y un líquido dejando en 
reposo por un tiempo determinado

Cuando se trata de separar líquidos que no se mezclan, como el agua y el aceite se debe utilizar un instrumento conocido como embudo de decantación. El líquido de mayor densidad se depositará en el fondo del embudo, mediante una llave se controla la salida de los diferentes líquidos, los cuales se recogen en distintos recipientes.


Embudo de decantación para separar 
líquidos con diferente densidad.



La filtración  es hacer pasar a través de un embudo, al cual se le ha puesto previamente un filtro, la mezcla de un líquido y un sólido, por ejemplo: agua y arena, o una sal insoluble en agua. El tamaño de los poros del filtro permite el paso del líquido pero no del sólido, el cual queda retenido en el filtro.



A través de un filtro podemos separar 
mezclas heterogéneas como arena y agua


La filtración se puede realizar más rápido utilizando un procedimiento llamado filtración al vacío el cual es una técnica también  de separación de mezclas solido- liquido. La mezcla se introduce en un embudo plano con el papel de filtro acoplado al fondo. Desde el fondo del embudo se aplica con una bomba un vacío que succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre los poros del filtro. El resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el fondo del recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por gravedad y está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos.





La filtración al vacío es una técnica más rápida que la filtración 

habitual por gravedad, se emplea el embudo de buchner.


Embudo de buchner



La centrifugación consiste en colocar la mezcla en tubos de vidrio que se hacen girar a altas velocidades dentro de una centrifuga, la cual es una máquina en que las muestras giran a grandes velocidades. La fuerza generada por la rotación de las muestras, precipita hacia el fondo de los tubos las partículas sólidas. Un ejemplo es en bacteriología para separar los glóbulos rojos ( parte sólida)  del suero sanguíneo (parte líquida).


Centrifuga empleada para separa los componentes de la sangre.


La separación magnética esta basada en las propiedades magnéticas de algunas sustancias. Consiste en aplicar un campo magnético (imán) para extraer de la mezcla las sustancias que son atraídas por él. Se emplea habitualmente este método para separar los metales de las basuras o plásticos.

Campo magnético empleado para separar los elementos metálicos de otras sustancias.


La flotación es un método que separa sólidos de diferentes densidades agregando un líquido de densidad intermedia. El sólido de menor densidad flota y el de mayor densidad se queda en el fondo del recipiente.

En la  mezcla de arena y aserrín el agua nos 
sirve como intermediario para separarlos.


La extracción se emplea para obtener una sustancia de otras con la ayuda de un disolvente, el ejemplo más cotidiano y conocido es el que hacemos cuando le agregamos agua caliente a una bolsa de té. Después de un tiempo, las sustancias aromáticas del té se disuelven en el agua quedando la parte sólida en la bolsita. Este método se usa con frecuencia en el campo de la farmacia y la cosmética con la ayuda del extractor Soxhlet.

Con la ayuda del agua caliente obtenemos  las sustancias 
aromáticas de determinados vegetales.

Esquema del funcionamiento del extractor Soxhlet empleado en 
farmacia para obtener determinadas sustancias.


Extractor de Soxhlet para obtener algunos 
principios activos del té



El tamizado es un método que  se usa para separar partículas sólidas de diferente tamaño. La mezcla se pasa por un colador o tamiz (zarando) el cual retiene las partículas de mayor tamaño, mientras que las de menor tamaño pasan por los agujeros del tamiz.



Personas utilizando un zarando para separar las partículas 
de mayor tamaño para obtener material de mejor calidad.


La sublimación es un método que se usa  para separar los componentes de una mezcla heterogénea formada por dos sólidos.

Es imprescindible que una de las sustancias sublime, es decir, que pase del estado sólido al estado gaseoso directamente, sin necesidad de pasar por  el estado líquido, por ejemplo, la mezcla de yodo y sal común, el yodo sublima fácilmente mientras que la sal no se descompone sino a muy altas temperaturas.
Procedimiento de sublimación para separar sustancias.


Este método se usa  para purificar el yodo, la naftalina y algunas sustancias primas necesarias para la elaboración de fármacos y desodorantes.

Para separar mezclas homogéneas se emplean métodos como la destilación, la cristalización y la cromatografía.

La destilación consiste en separar dos líquidos donde uno de ellos con el punto de ebullición más bajo hervirá más rápido separándose de la mezcla. Esto sucede porque las sustancias tienen diferentes punto de ebullición.

La destilación puede ser simple, fraccionada o por arrastre de vapor.

La destilación simple se basa en las diferencias que hay entre los puntos de ebullición de las sustancias que componen la mezcla.

Montaje de un destilador para obtener una sustancia por destilación simple.
La sustancia con más bajo punto de ebullición se evaporará primero.



Por calentamiento, se hace que el líquido de más bajo punto de ebullición se evapore primero, para luego recogerlo haciendo pasar sus vapores por un medio refrigerado llamado refrigerante o condensador. Este método se emplea en los laboratorios e industrias para la purificación de solventes como el agua, el alcohol, el éter y el cloroformo.

La destilación fraccionada se emplea  cuando se requiere hacer la separación de una mezcla que está formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero muy próximos entre sí. El líquido con el punto de ebullición más bajo, saldrá convertido en vapor, el cual se condensa al pasar por un refrigerante y posteriormente se condensa en un recipiente. Este procedimiento se repite varias veces hasta  separar todos los componentes de la mezcla. Este método se aplica con frecuencia en la industria petroquímica.

Esquema de la destilación fraccionada del petróleo.



La destilación por arrastre de vapor se fundamenta en que las sustancias son arrastradas por el vapor de agua sin alterarse. En este procedimiento, se hace pasar una corriente de vapor de agua a través del sólido o líquido que se quiere arrastrar y luego se hacen pasar estos vapores a través de un aparato refrigerante donde se condensan.

Para  separar el agua de la sustancia disuelta se trata con un disolvente apropiado para dicha sustancia y se termina la separación mediante el proceso de decantación.

Este proceso es muy empleado a nivel industrial, como en la separación de los principios activos contenidos en una planta medicinal.

Destilación por arrastre de vapor para obtener 
principios activos de una planta medicinal.

La cristalización es un método empleado en la purificación de un sólido mezclado con otras sustancias. es decir, separar un sólido soluble de la solución que lo contiene en forma de cristales. Los cristales se forman cuando el líquido se evapora, para llegar a la cristalización se calienta la solución o se coloca en una área superficial al calor del entorno.



La cristalización es uno de los métodos más empleados en la industria química  y farmacéutica, donde es necesario un alto grado de pureza de las sustancias.

La cromatografía es un método que se emplea para separar sustancias  aprovechando su distinta afinidad con un disolvente, se fundamenta en el principio de la adsorción, en la cual las partículas de un sólido, liquido  o gas  se adhieren y se retienen en la superficie de otra sustancia llamada adsorbente. Actualmente se emplea para la purificación de aguas residuales.





















Vídeo de afianzamiento: https://www.youtube.com/watch?v=vtR3grEQI9k

..


Bibliografía

* Santillana 7.ISBN 958-24-1084-1
* Yuotube: https://www.youtube.com/watch?v=BEFAsnp1TN8
* https://www.youtube.com/watch?v=2KFuLeFBAks
* https://www.youtube.com/watch?v=VNGJWADvNB4


martes, 18 de junio de 2019

Los modelos atómicos


Modelo atómico. Foto Icarito


Indicador de logro: Reconoce e interpreta los modelos atómicos.


Competencia: Reconozco e interpreto los modelos atómicos.
Palabras claves: modelo, representación, atómico, átomo, Demócrito, Dalton, Thomson, Lewis, Rutherford, Bohr, núcleo, electrones, protones.
Pregunta generadora:
¿Por qué es importante reconocer e interpretar los modelos atómicos. 



Situación de aprendizaje
Vídeo de sensibilización:
https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk



Cuando hablamos de “modelo” hablamos de una representación o esquema de forma gráfica que nos sirve como referencia para entender algo de forma más sencilla y cuando hablamos de “atómico” hablamos de conceptos relacionados con los átomos.



Pues bien, un modelo atómico es una representación gráfica de la estructura que tienen los átomos. Un modelo atómico lo que representa es una explicación o esquema de cómo se comportan los átomos




A través de la historia se han elaborado diferentes modelos atómicos que tiene el nombre de su descubridor. 
Demócrito. Filosofo griego quien afirmó 
que los átomos eran eternos, inmutables
e indivisibles.

El modelo atómico de Demócrito, filosofo griego que con su teoría atómica del universo afirmó que los átomos eran eternos, inmutables e indivisibles, es decir, que duran siempre, que no cambian y que  no pueden dividirse en partículas más pequeñas. Para él la partícula más pequeña era el átomo con características  homogéneas.

Dalton: químico y matemático, fue el primero en 
desarrollar un modelo atómico con bases científicas.


El modelo atómico de Dalton John, fue el primero en desarrollar un modelo atómico con bases científicas, concluyo que el átomo era algo parecido a una esfera pequeñísima, indivisible e inmutable.

Dalton resumió su teoría en las siguientes afirmaciones o postulados:

1. La materia está compuesta por partículas diminutas, indivisibles e indestructibles llamadas átomos.

2. Los átomos son esferas compactas e indivisibles.

3. Los átomos de un elemento simple difieren en masa, tamaño y otras características, de los átomos de cualquier otro elemento simple.

4. Los átomos son las unidades fundamentales que entran en juego en los cambios químicos para formar moléculas.

5. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.

6. Existe un número limitado de átomos, a partir de los cuales se forman todas las sustancias.

7. Los átomos de un elemento no pueden transformarse en átomos de otro elemento en un cambio químico.

Algunas afirmaciones de Dalton, como la indivisibilidad del átomo o su capacidad de transformarse en átomos de un elemento diferente, han sido eliminados o reformulados en la teoría atómica moderna.

Thomson, afirmo en su momento que los átomos estaban 
compuestos por electrones de carga negativa en un átomo positivo.


El modelo atómico de Thomson Joseph, la teoría sobre el átomo decía que los átomos estaban compuestos por electrones de carga negativa en un átomo positivo, es decir, como si tuviéramos  una bola cargada positivamente rellena de electrones con carga negativa, también conocido como el modelo del pudín de pasas porque parece un bizcocho relleno de pasas.



Modelo atómico planteado por Thomson semejante a un bizcocho relleno de pasas


La electricidad fue la aliada de Thomson para desarrollar su modelo. El error que cometió fue que hizo suposiciones incorrectas de cómo se distribuía la carga positiva en el interior del átomo.




                            Los rayos catódicos suelen definirse como el haz de electrones que viaja desde el 
                                extremo con carga negativa al de carga positiva dentro de un tubo de vacío, 
                              al recibir la aplicación de un determinado voltaje. Se propagan en línea recta.


Thomson descubre la existencia del electrón a través del experimento del tubo de rayos catódicos. Según las observaciones, estos rayos:

  • Al colocar un imán, se produce un cambio magnético el cuál desvía a los rayos catódicos.


  • Producen efectos mecánicos, térmicos y luminosos.


  • Si se pone unas aspas delante, las hace girar, demostrando así que el electrón tiene masa.


  • Sus componentes, los electrones, son universales, puesto que al cambiar el gas contenido en el tubo, no cambia la naturaleza de los rayos.


Un ejemplo de aplicación de los rayos catódicos fue en las antiguas pantallas de televisión.

Lewis con su teoría valencia de un electrón en el 
último nivel de energía y el diagrama de puntos.


El modelo atómico de Lewis Gilbert,  dentro de su modelo se destaca la "estructura de Lewis" también conocida como el diagrama de punto. El modelo está basado en un cubo, donde afirmaba que los electrones de un átomo se colocaban en forma cúbica, es decir, los electrones de un átomo estaban colocados en los vértices de un cubo.

Gracias a este teoría se conoció el concepto de valencia de un electrón, se decir, esos electrones en el último nivel de energía de un elemento que pueden reaccionar o enlazarse con otro elemento; cumpliendo la ley del octeto.


Sitúa en una estructura como átomo central el menos electronegativo, nunca al Hidrógeno.



Vídeo de refuerzohttps://www.youtube.com/watch?v=e0dYVtyAhd8


Rutherford dedicó gran parte de su vida a estudiar las partículas radioactivas y a 
afirmar que la carga positiva y la masa del átomo se concentran en el núcleo.


El modelo atómico de Rutherford Ernest, pudo demostrar que un átomo está compuesto de núcleo y una corteza. El átomo estaba compuesto de un núcleo atómico cargado positivamente y una corteza en los que los electrones de carga negativa giran a gran velocidad alrededor  del núcleo donde estaba prácticamente toda la masa del átomo. Esa masa la definía como una concentración de carga positiva.

También demostró que el átomo estaba vació en su mayor parte ya que el núcleo abarcaba casi el 100% de la masa del átomo.
Modelo atómico de Rutherford, en el cual 
los electrones giran alrededor del núcleo.

Rutherford interpreto los resultados de un experimento con laminilla de oro al ser impactada con partículas alfa, de la siguiente manera: 



Dispositivo empleado por Rutherford para probar la presencia del núcleo atómico


  • La mayoría de las partículas alfa no se desvían, porque no chocan contra el núcleo positivo.


  • Los átomos estarían formados en su mayor parte por espacio vacío.


  • La desviación de las partículas alfa de su trayectoria inicial, se debió a que pasaron cerca del núcleo positivo.


  • Aquellas que rebotaron, chocaron de frente con el núcleo positivo.


Rutherford, entonces planteó la siguiente teoría atómica:

  1. La carga positiva y la masa del átomo están concentradas en regiones muy pequeñas de los átomos denominadas núcleos.
  2. Los electrones se mueven alrededor del núcleo. Al moverse, los electrones contrarrestan la fuerza de atracción generada por la carga positiva del núcleo.
Vídeo de refuerzo: https://www.youtube.com/watch?v=Pc0LWkUWPI8

Bohr, afirmo que los electrones giran alrededor 
del núcleo atómico a grandes velocidades.


El modelo atómico de Bohr Niels, pudo explicar cómo giraban  los electrones alrededor del núcleo del átomo. Estos al girar definían órbitas circulares estables, en la cual los electrones se pasaban de unas órbitas a otras para ganar o perder energía. Cada órbita tiene un nivel diferente de energía.


Según Bohr, los electrones giran alrededor del núcleo del átomo, 
cada órbita corresponde a un nivel de energía.


También considero que mientras un electrón se encuentra en un nivel de energía estable no absorbe ni emite energía.

Demostró que cuando un electrón pasaba de una órbita más externa a otra más interna emitía radiación electromagnética.

Vídeo de refuerzohttps://www.youtube.com/watch?v=k16cqOkgeqw

Bibliografía

* Santillana 7.ISBN 958-24-1084-1
* Yuotube: https://www.youtube.com/watch?v=BEFAsnp1TN8
* https://www.youtube.com/watch?v=2KFuLeFBAks
* https://www.youtube.com/watch?v=VNGJWADvNB4