UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA.FACULTAD DE CIENCIAS PRÁCTICA 1: PREPARACIÓN DE COLOIDES – PROPIEDADES CLÁSICAS Curso: Fisicoquímica 3 Ciclo Académico: 2016-1 Alumnos: Ojeda Velarde, Julio Imán Gómez, Edgar
6 de marzo del 2016
1) Resumen y objetivos: Todo sistema coloidal estará constituido por partículas dispersas dentro de un medio. Sus propiedades, en primera instancia se pueden correlacionar con el tamaño de dichas partículas, sin excluir las necesarias consideraciones de la forma, la carga eléctrica y otros factores. En consecuencia, el tamaño es un criterio simplificador, para caracterizar sistemáticamente el sistema disperso. En cuanto a los límites en el tamaño de las partículas coloidales, se puede aceptar un rango entre los 10 Å y 10000 Å. No es de extrañar que las propiedades de la materia al estado coloidal sean comunes, en unos casos, con las de las dispersiones groseras y, en otros, con las de las soluciones verdaderas. [1] La característica principal de los coloides es la relación entre la superficie y el volumen de las partículas, que es muy grande, debido al área superficial extraordinariamente extensa de la fase dispersa en comparación con la misma cantidad de materia ordinaria. Este aumento espectacular del área significa que los efectos de superficie tienen una importancia primordial en la química coloidal.[1] Las dos fases de un sistema coloidal se distinguen como fase dispersa, que es la formada por las partículas; y fase dispersante, que es el medio en el cual las partículas se hallan dispersas. Ambas fases pueden encontrarse en diversos estados físicos: partículas sólidas cristalinas o amorfas, gotas de líquido o como burbujas de gas.[2] El objetivo del presente trabajo es preparar un coloide de hierro, de azufre, de almidón y llegar a reconocerlas por sus propiedades ópticas. 2) Observaciones y datos experimentales Observaciones: Experimento 1: Preparación de sol de hierro Se observó que la solución inicial de FeC l 3
tenía un color amarillo y un pH
acido (1.5); Cuando el agua estaba hirviendo se agregó la solución de FeC l 3 , para un mililitro se observó un color pardo leve con un efecto Tyndall con una intensidad 1 de 3, no se observó variación de pH. Para 3 mL se observó un color pardo acentuado, el efecto Tyndall presento intensidad 2 de 3. Para 10 mL el color fue marrón y el efecto Tyndall presento intensidad 3 de 3. Además haz del láser era más grueso conforme se añadía solución. Experimento 2: Preparación del sol de azufre. Se observó que al añadir una gota de HCl a la solución de tiosulfato, la solución era incolora al principio, con efecto Tyndall notable, además de un pH ligeramente básico (6); en 10 minutos se observó un sol de color blanquecino, el pH se tornó ácido y el efecto Tyndall disminuyó. En 30 minutos se observó un sol aún más blanquecino, con menor efecto Tyndall, pero con un pH similar al inicial.
Experimento 3: Preparación de una solución macromolecular de almidón. Al mezclar agua y maicena, se observó un color blanco en el coloide, con el calentamiento la el color blanco se tornó más intenso, eso acompañado de una disminución de la intensidad en el efecto Tyndall, con el tiempo y aumento de la temperatura, al final del experimento se obtuvo una solución blanca intensa pero fluida. Datos Experimentales: Tabla 1. Preparación de sol de hierro.
V mL (FeCl3 2%)
Color del sol
Intensidad de luz
pH
1
pardo
Baja
1.5
3
Pardo oscuro
Media
1.5
10
Marrón intenso
Alta
1.5
Tabla 2. Preparación del sol de azufre.
V mL (HCl 1M) =
Color del sol
Intensidad de luz
pH
Inicio con agitación
Incoloro
Alta
6
Durante agitación
Blanco
Media
4.5
30 minutos en reposo
Blanco intenso
Baja
6.5
Tabla 3. Preparación de una solución macromolecular de almidón.
Solución de almidón
Color del sol
Intensidad de luz
Inicio
Incoloro
Alta
Durante
Blanco
Media
Final
Blanco intenso
Baja
3) Análisis de datos y resultados Este laboratorio fue de carácter cualitativo, así que no hay resultados de cálculo, los resultados cualitativos están como datos experimentales, de este modo se procederá a discutir los resultados obtenidos. Discusiones: Experimento 1: Preparación de sol de hierro. Los resultados obtenidos se acoplan a la literatura, ya que los complejos de hierro 3+ tienen esa coloración (marrón), la información sugiere que hubo hidrólisis en los iones hierro, formando hidróxido de hierro, ahora la formación de hidróxidos lleva consigo formación de aniones (OH)- el cual hace que el pH aumente, pero esto no sucedió en nuestro experimento, se discute la concentración de la solución de cloruro de hierro, ya que con una mayor concentración, la cantidad de hidroxilos sería suficiente
para generar un aumento en el pH notorio. Esto sumado a que el método de medida de pH (papel pampea) no es preciso para notar cambios pequeños, como el que se formó en nuestro experimento.
Figura 1. Cambios químicos para la formación de óxidos de hierro []
Experimento 2: Preparación del sol de azufre. La química coloidal del azufre es diversa, pero la literatura indica que para este sol en particular el color y propiedades son los adecuados el pH es lo que varía de lo señalado, como en el experimento anterior se discute la concentración de tiosulfato y el ácido los que influyen en el pH, la reacción que ocurre es la siguiente Na2S2O3 + 2 HCl = 2 NaCl + SO2 + S + H2O [] Es el azufre el que está suspendido y forma las partículas coloidales, en la ecuación la proporción sal-acido es de 1 a dos, entonces la proporción de ambos es determinante.
Experimento 3: Preparación de una solución macromolecular de almidón. En este experimento, lo único que difiere de la información establecida es que las soluciones macromoleculares de almidón son gelatinosas y espesas, con efecto Tyndall nulo. El almidón es un polisacárido, el cual presenta dos formas amilosa y amilopeptina, y también que es la amilosa la que juega un papel importante en la formación del gel inicial. [], Se discute la cantidad de almidón utilizada, ya que el porcentaje en peso fue muy pequeño, se utilizó una cantidad menor para que no se forme una masa demasiado espesa.
4) Conclusiones Se pudo observar el efecto Tyndall en nuestras muestras, ver imágenes, con ello se concluye que si se logró formar un colide para los tres casos (hierro, azufre, almidón).
5) Cuestionario 1)
Describir el método de disolución y precipitación para la obtención de coloides, realizar un ejemplo detallado. El método de disolución parte de una cierta cantidad de sustancia pura y por medio de algún dispositivo se le desintegra en partículas de dimensiones coloidales, se aumenta su dispersión, estas pueden permanecer durante algún tiempo en estado disperso. Por ejemplo, al vaciar nuestra solución de FeCl3, ¨sustancia pura¨; a nuestro sistema, el cual sería el agua caliente y la pastilla a una alta agitación, los cuales permiten aumentar la dispersión de nuestras partículas formando así un coloide. [2] El método de filtración consiste en hacer pasar un coloide a través de un filtro logrando así conseguir partículas de un tamaño requerido, ya que solo las que sean más pequeñas que el poro del filtro lograran pasar.[3]
2) Realizar una tabla de los diferentes óxidos de hierro y óxidos – hidróxidos Tabla 4: Diferentes óxidos e hidróxidos de hierro
*Extraído del artículo ¨El papel de los óxidos de hierro en suelos¨ de Otilio Acevedo, Enrique Ortiz y Misael Cruz. 3) Aplicaciones para el sol de azufre y otros métodos de preparación El azufre coloidal producido en los procesos de extracción de azufre encuentran usos en vulcanización (proceso por el cual se vuelve al caucho más resistente) y como fungicida en viticultura (cultivo de la vid) y fruticultura. [] Otro método para la preparación de soles de azufre es por condensación, como parte de este se emplean varias reacciones químicas como la oxidación, una solución acuosa de hidrogeno sulfurado se puede oxidar por oxigeno o por anhídrido sulfuroso para obtener un sol de azufre. [4] Se puede obtener un sol grosero de azufre vertiendo una disolución saturada de este elemento en alcohol o acetona sobre agua muy próxima a su punto de ebullición. El alcohol o la acetona se evaporaran dejando al azufre, insoluble en agua, dispersado coloidalmente. [5]
6) Referencias Bibliográficas [1]: Ortiz, P., Rodríguez, A. (2010). Preparación de coloides. Recuperado el 5 de Abril del 2016 de: https://es.scribd.com/doc/29235600/PREPARACION-DE-SOLUCIONESCOLOIDALES. [2]: Acevedo, O., Ortiz, E., Cruz, M. (2004). El papel de los óxidos de hierro en suelos. Terra Latinoamericana, vol. 22, núm. 4. Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo, A.C. Chapingo, México. pp. 485-497. [3] Apuntes Científicos. Sistemas coloidales. Extraído el 6 de abril del 2016 de: http://apuntescientificos.org/preparacion-colo-qbp.html [4] Universidad Nacional de Cuyo. (2013). Coloides. pág. 6 [5] Martínez, A. (1970). Introducción a la química de superficies y coloides. Segunda edición. Editorial Alhambra. pág. 10. 7) Anexos
Figura 2. Equipo utilizado en los experimentos
Figura 3. Efecto Tyndall en el experimento 1 para distintas cantidades de FeCl3 (a=1 mL: b=3 mL; c=10 mL)
a
b
c
Figura 4. Efecto Tyndall en el experimento 2 para distintos tiempos de reposo (a=0 min; b=10 min; c=30 min)
a
b
c
Figura 5. Efecto Tyndall en el experimento 3 para distintas temperaturas (a=28 °C; b=40 °C; c=80 °C)
a
b
c
