Ejercicio 4
Realicen en comunidad el experimento para conocer las diferencias entre algunas sustancias: preparen la mezcla según el procedimiento y separen sus componentes.
Materiales (por comunidad)
- 50 ml de agua de la llave
- 10 ml de aceite de cocina
- 5 g de sal
- 5 g de arena
- 10 clavos pequeños
- 5 canicas
- 8 vasos de plástico
- Un imán mediano
- Una jeringa de 5 ml
- Un papel filtro, filtro para cafetera o un pedazo de algodón para desmaquillar
- Un colador pequeño de cocina
- Un embudo de plástico
- Una cuchara de metal
- Un pocillo pequeño de metal
- Estufa o mechero
- Cerillos
Es muy importante que en todo el procedimiento cuenten con el apoyo de su maestra o maestro.
Procedimiento
- Coloquen el agua en un vaso de plástico y disuelvan la sal.
- En la disolución, añadan la arena, los clavos, las canicas y el aceite.
- Mezclen todo con la cuchara metálica.
- Discutan en comunidad cómo pueden separar la mezcla que realizaron.
- Dejen reposar la mezcla al menos cinco minutos.
- Inclinen el vaso de la mezcla sobre otro vaso vacío para separar el aceite. Este proceso se conoce como decantación. Si quedan restos de aceite, utilicen la jeringa para extraerlos.
Parte 4.a
Discutan en comunidad cómo pueden separar la mezcla que realizaron (paso 4)
Análisis de la mezcla obtenida y de los métodos de separación adecuados para cada componente:
- La mezcla contiene: agua con sal disuelta (disolución), arena, clavos, canicas y aceite.
- Tras el reposo de 5 minutos se forman estratos, porque las densidades son distintas: el aceite, menos denso que el agua, flota; la arena y los clavos/canicas, más densos, se hunden al fondo. La sal permanece disuelta en la fase acuosa.
- Separación por decantación: al inclinar el vaso, el aceite (capa superior) sale primero hacia el vaso vacío.
- Separación de los sólidos gruesos (clavos y canicas): se retiran con la mano o con la cuchara; además, los clavos de metal atraídos por el imán pueden separarse magnéticamente.
- Separación de la arena: se usa el colador pequeño o la filtración con el papel filtro y el embudo, ya que la arena no se disuelve.
- Separación del agua de la sal: se logra por filtración (para lo que sobró de arena) y luego por evaporación en el pocillo de metal sobre la estufa o mechero; el agua se evapora y la sal cristaliza como residuo.
- Orden lógico propuesto: decantación del aceite → retiro de clavos (imán) y canicas → filtración de la arena → evaporación del agua para recuperar la sal.
Respuesta
Separando por métodos físicos según las propiedades: decantación (aceite), imán (clavos), colado/filtración (canicas y arena), y evaporación (agua y sal disuelta).
Parte 4.b
¿Qué tipo de mezcla obtuvieron y qué propiedad física aprovecharon para separarla?
- La mezcla obtenida es heterogénea: contiene fases sólida (arena, clavos, canicas), líquida acuosa (agua con sal) y líquida oleosa (aceite) que no se mezclan entre sí de manera uniforme; además contiene una disolución (agua + sal) en su interior.
- La propiedad física que se aprovechó para la decantación es la diferencia de densidad entre el aceite y el agua: como \rho_{aceite} < \rho_{agua}, el aceite forma la capa superior.
- Verificación numérica: el volumen de aceite añadido es V = 10 \, \text{ml}, menor que los 50 \, \text{ml} de agua, por lo que la capa oleosa es más delgada y por eso se recomienda la jeringa de 5 \, \text{ml} para retirar los restos.
- La sal se disolvió porque 5 \, \text{g} de sal caben fácilmente en 50 \, \text{ml} de agua; la arena no se disuelve porque es insoluble, por eso queda como sólido sedimentado.
Respuesta
Es una mezcla heterogénea (con una disolución dentro) y se aprovechó la diferencia de densidades para decantar el aceite.
Parte 4.c
¿Por qué la sal desapareció de la vista pero la arena no?
- La sal (\text{NaCl}) es una sustancia soluble: sus iones \text{Na}^{+} y \text{Cl}^{-} se separan y quedan rodeados por moléculas de agua, formando una disolución homogénea e incolora.
- La arena está formada principalmente por \text{SiO}_{2}, insoluble en agua: sus partículas no se dispersan a nivel molecular, permanecen como sólido y sedimentan por gravedad.
- Por eso, al inclinar el vaso, la sal sale disuelta con el agua, mientras que la arena queda en el fondo y se retira con el colador o el papel filtro.
Respuesta
La sal es soluble y forma una disolución homogénea; la arena es insoluble y sedimenta como sólido.
