Actividad de Qu ímica: Quítate Tú Pa’ Ponerme Yo

Actividad de Química:Quítate Tú Pa’ Ponerme

Yo

Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa)

Junio 1, 2007

Dr. Noel Motta y Dra. Rosa V. Flores, UPR-Río Piedras

Quítate tú pa’ ponerme yo

Clasificar una mezcla como homogénea o heterogénea y describir las características de cada uno de esos tipos de mezclas.

Aplicar el concepto densidad para predecir cómo se distribuyen dos o más líquidos inmiscibles al mezclarlos.

Demostrar que al añadir un soluto a una mezcla de disolventes inmiscibles, hay una partición de ese soluto entre los disolventes.

Objetivos


Representar la formación de una mezcla homogénea o mezcla heterogénea mediante una representación a escala molecular.

Describir, mediante una representación a escala molecular, el efecto que tiene una sal que se disuelve en agua en la capacidad de ésta para disolver otros solutos.

Definir operacionalmente el proceso de “salting-out”.

Objetivos


Estándares Atendidos

La naturaleza de la ciencia

Las explicaciones científicas deben cumplir con los

siguientes criterios: ser consistentes con la prueba

experimental y tener una estructura lógica.

Los sistemas y los modelos

La utilidad de un modelo puede probarse por medio

de una comparación entre las predicciones hechas

a base de este y las observaciones


Estándares Atendidos La estructura y los niveles de

organización de la materia

Las propiedades características de las sustancias pueden ser utilizadas para separarlas e identificarlas cuando están presentes en una mezcla.

Las propiedades macroscópicas de las sustancias dependen de las combinaciones y de las estructuras específicas de los átomos que las componen.


Estándares Atendidos

Las interacciones

Las sustancias, al juntarse, pueden formar

mezclas o reaccionar químicamente.

La conservación y el cambio

Cuando se perturba un sistema, algunas

propiedades cambian y otras se conservan.

Excelente solvente debido a su polaridad y a suhabilidad de hacer Puentes de Hidrógeno.

Capacidad Calórica y Hevaporación Altos.

Tension Superficial y Capilaridad Altas.

Densidad de Agua Sólida Menor que Densidad de Agua Líquida.

Propiedades Únicas del Agua

Agua – Disolvente Universal

+− +−

Molécula Polar

Puentes de Hidrógeno en Agua

Figura 12.21 Silberberg “The Molecular

Nature of Matter and Change” 4ta Ed.

El Agua tiene dos enlaces O-H y dos pares de

electrones solitarios.

El Agua puede formar hasta cuatro Puentes de

Hidrógeno con cuatro moléculas de Agua

arregladas de manera tetrahedral.

+ –

Partículas muy cercanas Partículas menos cercanas Partículas más lejanasy muy organizadas. y más desorganizadas. y muy desorganizadas.

Fase:

Parte físicamente distinta y

homogénea de la

materia.

Cada Estado

Físico (s, ℓ, g) es un tipo de Fase

Fases Condensadas

Estados de la Materia

Fase acuosa (ac):

la que contiene

agua.

Elemento:

Elemento:

Compuesto:

Mezcla:

Representación de la Materia a Escala Molecular

Átomos de una sola

clase.

Átomos de una sola

clase unidos mediante

enlace químico.

Átomos de dos o más

clases unidos mediante

enlace químico.

Dos o más elementos o compuestos

unidos físicamente.

Clasificación de la Materia

SolucionesColoides

Suspensiones

Fuerzas Intermoleculares:Existen entreentre partículas.

Pueden ocurrir entre moléculas, átomos o iones.Afectan las propiedades ffíísicassicas de una sustancia.

Fuerzas Intramoleculares:

Existen dentrodentro de las partículas.Producen distintos tipos de enlaces (iónico, covalente, metálico).

Afectan las propiedades ququíímicasmicas de una sustancia.

Fuerzas Que Pueden Existir en la Materia

Figura 13.1

Silberberg 4ta Ed.

Fuerzas Intermoleculares Predominantes en Soluciones

Soluto:

Componente de la

solución que se disuelve

en el Disolvente.

Usualmente se encuentra

en menor cantidad.

Disolvente:

Componente de la

solución que disuelve

al Soluto.

Usualmente se encuentra

en mayor cantidad.

Figura 3.13

Componentes de una Solución

Figura 4.2 Silberberg 4ta Edición

Solubilidad – es la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una cantidad fija de disolvente a cierta temperatura. Anión

acuoso (ac)

Catión acuoso (ac)

Ion (ac):ion

rodeadode

moléculas de agua.

Solubilidad de Solutos

Figura 13.3 Silberberg 4ta Ed.

Agua

Metanol

(un tipo de

Alcohol) Líquidos Miscibles:Alcohol y Agua

Sustancias que pueden disolver a la otra en cualquier

proporción.

El Alcohol y el Agua son miscibles

porque tienen afinidad el uno

por el otro.

CH3OH

Sustancias Miscibles

Agua

Líquidos Inmiscibles:Hexano y Agua

Líquidos que NO pueden disolver al otro porque no

existe afinidad entre sí. Se forman dos fases.

El Hexano y el Agua son

inmiscibles porque no tienen afinidad el uno

por el otro.

C6H14

Líquidos Inmiscibles

Hexano

(un tipo de

Alcano)

Usualmente, el de menor Densidad está arriba.

Substance Physical State Density (g/cm3, g/mL)

Tabla 1.5 Silberberg 4ta Ed.

Hydrogen Gas 0.0000899

Oxygen Gas 0.00133

Grain alcohol Liquid 0.789

Water Liquid 0.998

Table salt Solid 2.16

Aluminum Solid 2.70

Lead Solid 11.3

Gold Solid 19.3*At room temperature(200C) and normal atmospheric pressure(1atm).

Densidad = Masa / Volumen

Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea Página 1 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =

C5H12, C6H14, C7H16

A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina:

5 mL Agua Botella #1

5 mL Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo

Yodo en Agua

Número de Fases: _____

Tipo de Mezcla: ¿Homogénea o Heterogénea?

Representación a Escala Molecular

¿Es soluble el Yodo en Agua?

__________

5 mL Bencina Botella #2

5 mL Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo

Yodo en Bencina




¿Es soluble el Yodo en Bencina? __________

Agitar

Agitar

Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo

Bencina y 5 gotas Tinción de Yodo

Parte I: Demostración Interactiva 1

A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina.


C5H12, C6H14, C7H16

A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina:


5 mL Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo

Yodo en Agua




¿Es soluble el Yodo en Agua?

__________


5 mL Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo

Yodo en Bencina




¿Es soluble el Yodo en Bencina? __________

Agitar

Agitar

1

Sí

1

Sí

Bencina y 5 gotas Tinción de Yodo

Bencina y Tinción de Yodo – ¿Mezcla Homogénea?

Bencina y Tinción de Yodo – Mezcla Heterogénea

Tinción de Yodo es Solución Acuosa.

B. Bencina y Agua:

_________

5 mL Bencina Bencina y Agua


5 mL Agua



¿Son miscibles la Bencina y el Agua?

__________

_________

Agitar


C5H12, C6H14, C7H16

2

No

Bencina

Agua

Densidad Bencina = 0.6 – 0.7 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL

Tinción de Yodo en Bencina y Agua

Parte I: Demostración Interactiva 1

C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua.

Fase de Bencina

Fase Acuosa

Bencina y Agua

no tienen

afinidad el uno

por el otro, así

que se separan

en dos fases.

Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea (continuación) Página 2 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =

C5H12, C6H14, C7H16

C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua:

10 gotas de Tinción de Yodo en Bencina y Agua

_________

Bencina y Agua Yodo en Bencina y Agua




¿En que disolvente tiene I2 mayor afinidad?

__________

_________

Agitar

2

Bencina

Yodo y Bencin

a

Yodo y Agua

Yodo en

Agua

Yodo en

Bencina

Yodo en

Bencina

y

Agua

10 gotas de Tinción de Yodo en Bencina y Agua

Bencina y 5 gotas de Tinción de Yodo

Agua y 5 gotas de Tinción de Yodo

Menor cantidad de

Yodo en Fase

Acuosa.

Mayor cantidad de

Yodo en Fase de Bencina.

Yodo se distribuye de manera diferente en Bencina y en

Agua.Yodo exhibe diferencias en cuanto a partición en cada

disolvente.

Partición de un Soluto (Yodo) en Dos Disolventes (Bencina y

Agua)

Partición – lo que ocurre cuando un soluto se distribuye de una manera característica entre dos líquidos inmiscibles según su afinidad con cada disolvente.

Hay más yodo en la fase de Bencina que en la fase acuosa porque yodo tiene mayor afinidad por Bencina.

Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante) Parte I : Demostración I nteractiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea (continuación) Página 2 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 =

C5H12, C6H14, C7H16

Tinción de Yodo en Aceite Mineral y Agua: (opcional)

10 gotas de Tinción de Yodo en Aceite y Agua

_________

Aceite Mineral y Agua

Yodo en Aceite y Agua




¿En que disolvente tiene I2 mayor afinidad?

__________

_________

Agitar

2

Yodo en

Agua

Yodo en

Aceite

Yodo en

Aceite

y

Agua

Aceite

Yodo y Aceite

Yodo y Agua

Conclusiones de la Parte I

Parte I: Demostración Interactiva 1 – Mezcla Homogénea y Heterogénea

A. Tinción de Yodo en Agua y en Bencina

La Tinción de Yodo se disuelve en Bencina y en Agua, así que Yodo tiene afinidad por ambos disolventes.

B. Bencina y Agua

La Bencina y el Agua no son miscibles, no se mezclan, así que no tienen mucha afinidad el uno por el otro.

Como Bencina tiene densidad menor que la de Agua, Bencina flota sobre la fase acuosa.

C. Tinción de Yodo en Bencina y Agua

El Yodo en la Tinción de Yodo tiene mayor afinidad por Benzina que por Agua.

Hoja de Trabajo: Actividad de Química "Quítate tú pa' ponerme yo" (Estudiante)

Parte I I : Demostración I nteractiva 2 – Solubilidad de la Sal de Mesa Página 3 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Sal de Mesa = NaCl = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =

C5H12, C6H14, C7H16

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

A. Sal de Mesa en Agua:


5 mL Agua y 0.5 g de Sal de Mesa

Agua y Sal




¿Se disuelve la Sal de Mesa en el Agua?

__________

Agitar

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

1

Sí

- -

-

+

+

-

+

+

+

-



C5H12, C6H14, C7H16

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

B. Sal de Mesa en Bencina:


5 mL Bencina y 0.5 g de Sal de Mesa

Bencina y Sal




¿Se disuelve la Sal de Mesa en Benzina?

__________

Agitar

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

2

No



C5H12, C6H14, C7H16

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

C. Sal de Mesa en Alcohol I sopropílico:

5 mL Alcohol Isopropílico 70%

Botella #3

5 mL Alcohol y 0.5 g de Sal de Mesa

Alcohol y Sal




¿Se disuelve la Sal de Mesa en el Alcohol?

__________

Agitar

+

- + - - + -

- +

+ - + + - +

+

-

-

+

2

Sí, pero parcialmente.

- + -

+ - + - + - + - +

- +

+

-

-

+

Conclusión de la Parte II:

La Sal de Mesa (NaCl) tiene mayor afinidad por el Agua y menor afinidad por la Bencina.


Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (otra sal) Página 4

Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =

C5H12, C6H14, C7H16

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

A. Agua y Alcohol I sopropílico:


5 mL Agua y 5 mL de Alcohol Isopropílico 70%

Agua y Alcohol Botella #1




¿Son miscibles el Agua y el Alcohol? __________

Agitar

1

Sí


Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (otra sal) Página 4

Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH =

C5H12, C6H14, C7H16

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

B. Carbonato de Sodio en Mezcla de Agua y Alcohol 70%:

5 mL Agua y 5 mL Alcohol

Botella #2

Agua, Alcohol y 1.0 g de Carbonato de Sodio

(Na2CO3)

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

Agitar

_________

Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio

Botella #2


¿En cuál disolvente se disolverá mejor la Sal?

__________

_________ Número de Fases: _____


2

Agua

Alcohol

Sal y Agua

Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL

+

+

+

+

2-

2-

2-

+

+

Alcohol y una gota de Tinte Azul

Agua y una gota de Tinte Azul

Parte III:

Tarea en Grupos

C. Tinte Azul en Alcohol Isopropílico (70%)

y

Tinte Azul en Agua


Parte I I I : Tarea en Grupos – Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio (continuación) Página 5 Leyenda: Agua = H2O = Bencina = Mezcla de alcanos = Yodo = I2 = Otro Tipo de Sal = Na2CO3 = Alcohol Isopropílico = (CH3)2CHOH = Tinte Azul =

C5H12, C6H14, C7H16

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

C. Tinte Azul en Agua y Alcohol I sopropílico:

5 mL Agua y 5 mL Alchohol

Botella #1

Agua, Alcohol Isopropílico 70% y una

gota de Tinte Azul

Agua, Alcohol y Tinte Botella #1




¿Son miscibles el Tinte, el Agua y el Alcohol?

__________

Agitar

1

Sí

5 mL Agua, 5 mL Alcohol, y 1.0 g

Carbonato de Sodio Botella #2

Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio

(Na2CO3) y una gota de Tinte Azul

Agitar _________

Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio, y Tinte

Botella #2


¿En cuál fase se disolverá más la Sal?

__________





C5H12, C6H14, C7H16

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio:

Alcohol, Agua, Carbonato de Sodio y una gota de Tinte Azul.

Tinte Azul en Fase de Alcohol

Fase Acuosa

El Carbonato de

Sodio añadido

acapara tanto el

Agua, que la

afinidad entre

Alcohol

Isopropílico y

Agua disminuye y

se separan en dos

fases.

Parte III: Tarea en Grupos – Tinte Azul en Alcohol, Agua, y Carbonato de Sodio

El Tinte Azul tiene

mayor afinidad por la

fase del Alcohol

Isopropílico que por la

fase Acuosa.

Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mL

Densidad Agua = 1.0 g/mL

5 mL Agua, 5 mL Alcohol, y 1.0 g

Carbonato de Sodio Botella #2

Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio

(Na2CO3) y una gota de Tinte Azul

Agitar _________

Agua, Alcohol, Carbonato de Sodio, y Tinte

Botella #2


¿En cuál fase se disolverá más la Sal?

__________





C5H12, C6H14, C7H16

2- +

+

+

+

2- 2- +

+

2- +

+

2

Acuosa

Tinte y Alcohol

Sal y Agua

Densidad Alcohol = 0.7 – 0.8 g/mLDensidad Agua = 1.0 g/mL

+

+

+

+

2-

2-

2-

+

+

C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio:

Conclusiones de la Parte III

Parte III: Tarea en Grupos – Alcohol, Agua y Carbonato de Sodio

A. Agua y Alcohol Isopropílico

El Agua y el Alcohol Isopropílico tienen afinidad el uno por el otro y son miscibles.

B. Carbonato de Sodio en Mezcla de Agua y Alcohol 70%

La Sal llamada Carbonato de Sodio (Na2CO3) tiene mayor afinidad por el Agua que por el Alcohol Isopropílico.

La Sal acapara al Agua de tal forma que la afinidad entre el Alcohol y el Agua disminuye, y se separan en fases distintas.

C. Tinte Azul en Agua, Alcohol y Carbonato de Sodio

El Tinte Azul tiene mayor afinidad por el Alcohol Isopropílico que por el Agua, y por eso se disuelve en la fase del Alcohol que se encuentra sobre la fase acuosa.

“Salting out” – proceso en el cual se desplaza un soluto de una solucion por partículas de una sal que tienen mayor afinidad por el agua. El soluto desplazado tiende a agregarse y formar una fase separada a la fase acuosa.

Cierre de la Actividad

¿A qué se debe que esta actividad lleve el título,

“Quítate tú pa’ ponerme yo”?Se refiere a que un soluto puede reducir la

capacidad de un disolvente para disolver a otro soluto. La sal, carbonato de sodio, redujo la habilidad del agua de disolver al alcohol isopropílico. Es como si la sal le estuviera diciendo al alcohol: “Quítate tú pa ponerme yo”.

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