PARTE TEÓRICA

PUNTOS DE FUSION Y EBULLICION

Calor y Temperatura:

En el lenguaje cotidiano solemos confundir los términos calor y temperatura.

Así, cuando hablamos del calor que hace en el verano o lo mal que saben los

refrescos calientes, realmente nos referimos a la temperatura, a la mayor o

menor temperatura del aire o los refrescos. La temperatura es una magnitud

física que nos permite definir el estado de una sustancia, lo mismo que cuando

decimos que un coche circula a 90 km/h o que una casa tiene 5 m de alto.

Cuando se ponen en contacto dos sustancias a distinta temperatura,

evolucionan de forma que el cuerpo a mayor temperatura la disminuye y el

que tenía menor temperatura la aumenta hasta que al final los dos tienen la

misma temperatura, igual que al echar un cubito de hielo a un refresco, que el

refresco se enfría y el cubito de hielo se calienta y termina convirtiéndose en

agua. Decimos que la sustancia a mayor temperatura ha cedido calor a la

sustancia que tenía menor temperatura.

Sin embargo, el calor no es algo que esté almacenado en el cuerpo más

caliente y que pasa al cuerpo más frío. Tanto uno como otro poseen energía,

que depende de la masa del cuerpo, de su temperatura, de su ubicación, etc.

y recibe el nombre de energía interna. Cuando esta energía interna pasa de

una sustancia a otra a causa de la diferencia de temperatura entre ellas la

llamamos calor. Una catarata es agua que pasa de un sitio a otro porque están

a distinta altura, de forma similar el calor es la energía que pasa de un cuerpo

a otro porque están a distinta temperatura.

Punto de ebullición:

Si ponemos al fuego un recipiente con agua, como el fuego está a mayor

temperatura que el agua, le cede calor y la temperatura del agua va

aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termómetro en el

agua. Cuando el agua llega a 100 °C, empieza a hervir, convirtiéndose en

vapor de agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a que el fuego sigue

suministrándole calor: al pasar de agua a vapor de agua todo el calor se usa

en cambiar de líquido a gas, sin variar la temperatura.

La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas se llama

punto de ebullición y es una propiedad característica de cada sustancia, así,

el punto de ebullición del agua es de 100 °C, el del alcohol de 78 °C y el

hierro hierve a 2750 °C.

Punto de fusión:

Si sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un

termómetro verás que toman calor del aire de la cocina y aumentan su

temperatura. En un principio su temperatura estará cercana a -20 °C

(depende del tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta 0 °C, se

empezará a formar agua líquida y la temperatura que permanecerá constante

hasta que todo el hielo desaparezca.

Igual que en el punto de ebullición, se produce un cambio de estado, el agua

pasa del estado sólido (hielo) al estado líquido (agua) y todo el calor se invierte

en ese cambio de estado, no variando la temperatura, que recibe el nombre

de punto de fusión. Se trata de una temperatura característica de cada

sustancia: el punto de fusión del agua es de 0 °C, el alcohol funde a -117 °C y

el hierro a 1539 °C.

DETALLES EXPERIMENTALES

Materiales:

2 capilares de medida de punto de fusión y ebullición 1 capilar delgado Termometro de -10 a 200C Vaso de precipitado de 50 mL Soporte universal 30 cm de pabilo Cocina eléctrica

Reactivos:

Solvente puro (alcohol) Agua potable Ácido estearico

DETERMINACIÓN DE CONSTANTES FÍSICAS: PUNTO DE FUSIÓN Y PUNTO DE EBULLICIÓN

A. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE FUSIÓN: MÉTODO DEL TUBO CAPILARSe llena la parte inferior de un tubo capilar con la muestra problema (que debe estar finamente pulverizada y seca). La columna de sustancia dentro del capilar debe tener 4-5 mm (o misma altura del bulbo de mercurio). Adosar el capilar al termómetro de manera que el bulbo termométrico y la sustancia problema queden a la misma altura (ver en la fig.).Sumergir el sistema (capilar-termómetro) en el vaso de precipitado, y calentar este suavemente, (ver fig.). Este vaso de precipitado deberá contener agua potable hasta la mitad del volumen y caliente suavemente en la cocinilla. Tenga presente que toda la muestra debe estar sumergida.Observar, la temperatura de escala termométrica como el aspecto que presenta la muestra dentro del capilar.Anotar la temperatura del primer indicio de aparición de fase líquida (temperatura inicial).Mantener el calentamiento y anotar la temperatura registrada cuano toda la sustancia esta líquida (temperatura final).El promedio de las dos es la temperatura de fusión de su muestra.Repita el preceso para comprobar su medición. Reporte el % de error con respecto a la temperatura de fusión teórica de su muestra de estudio.

B. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN: MÉTODO SEMIMICRO DE SIWILOBOFF

En un tubo pequeño, introducir 1 mL de muestra problema. Ponga dentro de este tubo un capilar con su extremo cerrado hacia arriba. Unir el tubo de prueba al termómetro y procure que el líquido y el bulbo termométrico queden a la misma altura.Todo el conjunto se pone en un baño de agua potable y se empieza a calentar suavemente paseando el mechero, observando tanto la temperatura como el líquido del tubo. Cuando la temperatura se aproxima al Punto de ebullición empieza a desprenderse burbujas desde el extremo inferior del capilar, la velocidad de salida de estas burbujas, aumenta progresivamenteEl punto de Ebullición del líquido será el momento en que las burbujas comiencen a desprenderse como una corriente ininterrumpida o a chorro.Anote la temperatura en este momento. Retire el mechero inmediatamente.La temperatura irá descendiendo lentamente y cuando el líquido ingresa bruscamente en el interior del capilar, leer la temperatura, que debe conincidir con la anotada anteriormente. De esta manera se confirma la Temperatura de ebullición. Halle el porcentaje de error con los datos teóricos y discuta sus resultados.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

A. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE FUSIÓN DEL ÁCIDO ESTEÁRICO:

Para la determinación del punto de fusión del Ácido Esteárico

(CH3(CH2)16COOH) se midio la temperatura en dos ocasiones muy

importantes: una fue cuando del Ácido Esteárico se observo la presencia

de una gota, la cual nos indica que el acido esteárico que en un

comienzo se nos presentaba en estado sólido empieza a pasar al estado

líquido y luego cuando del Ácido Esteárico ocurre una fusíon total (osea

cuando toda la muestra es líquida en su totalidad).

Se buscó la determinación del punto de fusión del Ácido Esteárico, con

estos datos:

Temperatura (ºC)

1ºra gota (T1) 68

Fusión Total (T2) 78

Tomaremos como temperatura media el punto de fusión del Ácido

Esteárico hallada en el laboratorio:

T=T1+T 22

=68+782

=73C

Mediante la bibliografía usada sabemos que la temperatura en el punto

de fusión del Ácido Esteárico es 70 ºC

Calcularemos el porcentaje de error:

% deerror=70−7370

∗100%=−4.29%

Lo cual nos da a conocer que este es un error por exceso.

El error se debió a errores de procedimiento, esto es de notar ya que se

tomo la temperatura en un momento inadecuado al no observarse con

atención en el momento en que la muestra ya había pasado a estado

líquido.

B. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL ETANOL:

De lo observado en esta determinación se tomo dos temperaturas muy

importantes: una fue cuando el etanol se liberó en forma de burbuja esto

se da por que la presión se iguala con la atmosférica y así pudo liberarse

del líquido (indicando el cambio de estado inicial), y luego cuando del

etanol ocurre una ebullición total.

Se buscó la determinación del punto de ebullición del etanol, con estos

datos:

Temperatura (ºC)

1ºra burbuja (T1) 72

Ebullición Total (T2) 82

Tomaremos como temperatura media el punto de ebullición del etanol

hallada en el laboratorio:

T=T1+T 22

=72+822

=77C

Mediante la bibliografía usada sabemos que la temperatura en el punto

de ebullición del etanol varía en (78-79) ºC, asiganaremos el valor de

78ºC como el valor teórico.

Calcularemos el porcentaje de error:

% deerror=78−7778

∗100%=1.28%

Lo cual nos da a conocer que este es un error por defecto.

El error se debió a que el calor que proporcionaba la cocinilla estaba

demasiado alto, por lo tanto, no se calentó adecuadamente. La

temperatura subió demasiado rápido y esto provocó que el termómetro

no midiera adecuadamente la temperatura, así que el error fue

provocado por fallas operativas, errores de procedimiento, que llevaron a

la obtención de datos erróneos.

BIBLIOGRAFÍA

Adams R., Johnson J. R. and Wilcox, C. F. Jr. Laboratory Experiments

in Organic Chemistry, a ed. MacMillan, USA., 1979.

Brewster R.Q., Vanderwerf, C.A.y McEwen, W. E. Curso de Química

Orgánica Experimental, Alhambra, Madrid, 1974.

http://www.molecules.org/experiments/jones/jonesbp.html

http://microgravity.grc.nasa.gov/expr/pbeinfo.htm

CALCULOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS:

A. DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSIÓN: ACIDO ESTEARICO

Primera gota: T1 = 68° Fusión total: T2 = 78°

Promedio:

Error porcentual:

B. DETERMINACION DEL PUNTO DE EBULLICION:ETANOL

Primeras gota: T1 = 72° Ebullición total: T2 = 82°

Promedio:

Error porcentual:

CONCLUSIONES:

La propiedad de punto de fusión y la de punto de ebullición, son útiles para la identificación de un compuesto.

A través de la experiencia, se pudo notar, que estas propiedades se pueden determinar con mucha facilidad, rapidez, pero no con mucha precisión.

Al hallar el punto de fusión del acido esteárico, no se pudo calcular el valor correcto, ya que hubieron errores al medir.

Esto mismo paso al querer hallar el punto de ebullición del alcohol, ya que como principal método para los cálculos era la observación (se tenía que observar las medidas del termómetro en los cambios de fase), y estos no eran muy precisos.

CUESTIONARIO:

1-¿Qué otras propiedades físicas podrían determinar para caracterizar una sustancia?

Otras propiedades físicas serian el color, el olor, el sabor, la solubilidad, la densidad, la conductividad del calor y de la electricidad, el brillo, la transparencia, la dureza, la estructura cristalina, rotación especifica, el índice de refracción, el espectro de absorción, etc. Así, por ejemplo, el cobre, el oro y la plata se distinguen por su color; el agua, el alcohol y la gasolina por su olor; la sal y el azúcar, por su sabor; los carbonatos de sodio y de calcio, por su solubilidad; el plomo y el aluminio, por su densidad; el vidrio y el diamante, por su dureza, etc.

2- ¿Cuáles son los residuos que se eliminan en la práctica realizada?

Como en la experiencia, las dos muestras (acido esteárico y el alcohol), solo cambiaron de estado, no deben de emitir ningún residuo. A menos que estas muestras sean impuras, y entonces sus impurezas, si es que reaccionaran con el calor, generarían los residuos respectivos.

3-Explique si mezclas de sustancias diferentes, pero de punto de fusión igual, funden a temperatura igual o diferente a la de las sustancias originales.

No necesariamente, ya que cada sustancia tiene un punto de fusión especifico. Además también por las impurezas que contengan las sustancias, ya que estas modifican sus verdaderos puntos de fusión original, y además, una sustancia impura funde a menor temperatura que una pura.