Acest tutorial este conceput pentru a învăța studenții două tehnici fundamentale de separare și purificare în chimie: decantarea și filtrarea. Prin experiență practică, studenții vor învăța să separe un solid de un lichid într-un amestec eterogen, dobândind abilități practice și înțelegând principiile de bază ale solubilității și ale proprietăților fizice.
Obiective educaționale
Scopul acestei experiențe este punerea în practică a două tehnici fundamentale de separare și purificare în chimie: decantarea și filtrarea.
Partea 1: Decantare
- Decantarea urmărește separarea fazelor dintr-un amestec eterogen alcătuit dintr-un solid insolubil (în acest caz, hidroxid de cobalt (II)) și un lichid (apă), prin valorificarea diferenței dintre densitățile acestora. Obiectivul este obținerea unui lichid mai limpede prin turnarea ușoară a fazei apoase superioare într-un alt recipient, lăsând în urmă solidul depus la fundul primului pahar. Această etapă permite o separare grosieră a solidului de lichid, în vederea unei purificări mai fine.
Partea 2: filtrare
- Filtrarea este utilizată pentru a completa separarea începută prin decantare, prin îndepărtarea particulelor solide reziduale care au fost transferate odată cu lichidul în al doilea Becher.
- Acest proces folosește o pâlnie cu o hârtie de filtru pentru a separa fazele solide (reziduu) și lichide (filtrat) dintr-un amestec.
- Filtratul, ce reprezintă lichidul ce a trecut prin filtru, ar trebui să fie mai pur decât amestecul inițial, în timp ce reziduul, alcătuit din particule solide, rămâne pe filtru. Prin combinarea decantării și filtrării, această experiență își propune să învețe cum să se realizeze o separare eficientă a componentelor unui amestec eterogen, să se înțeleagă principiul solubilității și proprietățile fizice care permit separarea fazelor, precum și să se familiarizeze participanții cu ‘Utilizarea echipamentelor standard de laborator pentru separarea amestecurilor”.
Protocol
Scopul acestui laborator este de a separa constituenții unui amestec de hidroxid de cobalt (II) și apă.
PARTEA 1: Decantare
Această metodă permite efectuarea unei prime separări, deoarece hidroxidul de cobalt (II) (Co(OH)2) nu este solubil în apă.
- O soluție apoasă cu un depozit de hidroxid de cobalt (II) a stat timp de cel puțin 5 minute (pahar Co(OH)2).
- Toarnă ușor partea lichidă (apa) din amestec într-un al doilea pahar (paharul 2).
Nu înclinați prea mult eprubeta pentru a preveni ca particulele solide să ajungă în eprubeta 2.
- Lăsați epruveta Co(OH)2 care conține hidroxidul de cobalt să se așeze pe blat. Apa reziduală se poate evapora.
Aceasta este prima metodă de separare (decantarea).
PARTEA 2: Filtrare
- Umpleți paharul Co(OH)2 care conține depozitul de hidroxid de cobalt (II) până la 100 mL cu apă distilată.
- Atașează pâlnia deasupra balonului Erlenmeyer de 250 mL.
- Introduceți filtrul în pâlnie.
- Toarnă încet amestecul conținut în eprubeta Co(OH)2 pe partea groasă a filtrului.
- Lasă amestecul să treacă prin filtru.
- Lichidul obținut se numește filtrat
- Partea solidă rămasă în filtru este reziduul
- Aceasta este o a doua metodă de separare (filtrare)
Rezultate anticipate
Obiectivul acestui exercițiu de laborator este separarea constituenților unei amestec de hidroxid de cobalt (II) și apă. Procesul implică două tehnici principale de separare: decantarea și filtrarea, care sunt fundamentale în separarea fazelor solide și lichide dintr-un amestec.
Partea 1: Decantare
Decantarea se bazează pe insolubilitatea hidroxidului de cobalt (II) în apă. După ce amestecul se lasă să se așeze, apa, care este lichidul supernatant, este turnată cu grijă într-un alt pahar, lăsând în urmă hidroxidul solid de cobalt (II). Acest pas este crucial, deoarece se bazează pe diferența de densitate dintre solid și lichid pentru a obține separarea. Unele particule solide ar putea ajunge în al doilea pahar, ceea ce necesită pasul următor, filtrarea.
Partea 2: Filtrare
Filtrarea este utilizată pentru a îndepărta orice particule solide rămase care au fost transferate inadvertent odată cu apa în timpul decantării. Amestecul este turnat printr-un filtru, care reține particulele solide, permițând trecerea doar a lichidului. Lichidul colectat în această etapă se numește filtrat, iar solidul reținut pe filtru este reziduu.
În timpul decantării, rezultatul principal este separarea parțială a hidroxidului de cobalt (II) de apă. Acest pas este semnificativ deoarece demonstrează principiul utilizării proprietăților fizice (solubilitate și densitate) pentru separare.
În timpul filtrării, rezultatul așteptat este separarea completă a hidroxidului solid de cobalt (II) de apă. Acest pas este esențial pentru a asigura reținerea oricăror particule solide care au scăpat în timpul decantării, ilustrând eficacitatea filtrării în separarea solidelor de lichide pe baza dimensiunii particulelor. Semnificația acestor proceduri constă în aplicabilitatea lor largă în diverse domenii științifice, inclusiv chimie, știința mediului și inginerie. Înțelegerea acestor tehnici fundamentale de separare este crucială pentru studenți, deoarece acestea sunt parte integrantă a multor procese de laborator și industriale, de la purificarea substanțelor chimice până la tratarea apelor uzate. Acest laborator nu numai că ajută la înțelegerea proprietăților specifice ale hidroxidului de cobalt (II) și ale apei, dar consolidează și conceptul de separare de fază și aplicațiile practice ale decantării și filtrării în scenarii din lumea reală.
Rezumatul temei pe intervale de note
Clasele 3-5 (Vârsta 8-10 ani)
- Focus: Introducere de bază în tehnicile de separare și observații simple.
- ActivitățiObservarea decantării și a filtrării simple, instrucțiuni de bază de siguranță.
Clasele 6-8 (Vârste 11-13)
- Focus: Înțelegere intermediară și aplicare a tehnicilor de separare.
- Activități: Efectuarea decantării și filtrării, înțelegerea purității chimice, protocoale detaliate de siguranță.
Esențiale de laborator
Instrumente
- Pahare Berzelius (100ml)
- Eprubetă Erlenmeyer (250 ml)
- Pâlnie
- Filtru pâlnie
Produse
- Hidroxid de cobalt (II)