CALENTAMIENTO DE SUSTANCIAS
MUÑOZ MONTERROZA HENRY SAMUEL1 , SALCEDO PEREZ DEIMER DEL CRISTO1
UNIVERSIDAD DE SUCRE
SEDE PUERTA ROJA
SINCELEJO 25/SEPTIEMBRE/2015
__________________________________________________________________ Facultad Ingeniería Civil. 2do Semestre. Química General; Grupo 2; Puesto 7
RESUMEN
En el laboratorio de química observamos que hay muchos instrumentos que destinan su uso a la medición, detección y análisis de sustancias, pero uno de los más básicos y que son requisito indispensable contar con ellos, son los que se usan para el calentamiento de sustancias química, y a su vez contar con diversas fuentes de calor para el calentamiento, ya que este proceso nos ayudara en muchos situaciones a determinar ciertas características de una sustancia como sus propiedades físicas que pueden ser su punto de fusión y ebullición, también podemos utilizarlo para la separación de componentes de mezcla, deshidratación de sustancias y descomposición; todo esto se puede lograr con el uso adecuado de los implementos destinados para ello y que están presentes en el laboratorio como lo son: un mechero, un horno, una estufa y otros como el termómetro.
También se buscará la manera de determinar efectos sobre una sustancia como la reducción de su masa a través del calentamiento; todo esto sin dejar de lado las formas prácticas y adecuadas de manipular estos implementos y el uso claro y conciso de los mismos
ABSTRACT
In the chemistry lab see that there are many instruments intended use measurement, detection and analysis of substances, but one of the most basic and are essential to have them, they are used for heating chemical substances and in turn have different heat sources for heating, as this process will help us in many situations to determine certain characteristics of a substance and its physical properties that may be its melting point and boiling, we can also use it for separation blend component, decomposition and dehydration of substances; all this can be accomplished with the proper use of tools intended to do and that are present in the laboratory, such as: a burner, an oven, a stove and others like the thermometer.
How to determine effects on a substance such as reducing its mass by heating will also be sought; all this without neglecting the practical ways and adequate to handle these tools and use clear and concise thereof
PALABRAS CLAVES.
Deshidratación
Ebullición
Fusión
Combustión
Humedad
Solubilidad
INTRODUCCION
En la práctica de calentamiento de sustancias se trabajó con instrumentos que permiten alcanzar altas temperaturas capaces de secar o convertir en cenizas muchas cosas que encontramos en nuestro ambiente; se llevaron a cabo calentamientos en el laboratorio empleando distintas fuentes de calor como lo fueron los mecheros o los hornos; además de esto, adquirimos conocimientos en cuanto al uso adecuado de ciertas herramientas como lo son los mecheros y las distintas balanzas disponibles en el laboratorio (para este caso, la balanza de platillo externo y la balanza analítica), aprendimos a calcular ciertas propiedades físicas de las sustancias como lo son el punto de fusión y el punto de ebullición. Esta práctica también nos ayudó a mejorar nuestra concentración, pues debido a que no se podía repetir el procedimiento tuvimos que ser bastante cuidadosos al momento de llevarlo a cabo.
MATERIALES Y METODOS
Materiales:
Crisol: es un recipiente capaz de soportar altas temperaturas y empleado generalmente en los laboratorios para fundir.
Vidrio de reloj: es un vidrio de forma circular cóncava – convexa que permite contener allí las sustancias que se van a pesar en la balanza; dicho vidrio, además de ayudar a contener la sustancia, ayuda a proteger la balanza, pues en esta ya no se colocaría directamente lo que se va a pesar sino que lo que entraría en contacto con la balanza sería, realmente, el vidrio de reloj.
Balanza electrónica de platillo externo: es una balanza que permite conocer el peso de objetos o sustancias; es precisa (su precisión es de 0,01g), sin embargo, al compararla con otras balanzas como la analítica se nota que existen otras balanzas que son mucho más precisas que ésta.
Balanza analítica: es una balanza diseñada para medir pequeñas masas, el platillo de medición se encuentra dentro de una caja transparente que posee puertas, las cuales son cerradas una vez se ubica sobre el platillo lo que se desee pesar. Esta balanza tiene una precisión de 0,0001g.
Horno: el horno de laboratorio es empleado para realizar secados, deshidratar reactivos y esterilizar recipientes de vidrio y metal.
Termómetro: Instrumento que sirve para medir la temperatura; el más habitual consiste en un tubo capilar de vidrio cerrado y terminado en un pequeño depósito que contiene una cierta cantidad de mercurio o alcohol, el cual se dilata al aumentar la temperatura o se contrae al disminuir y cuyas variaciones de volumen se leen en una escala graduada.
Mechero: Los mecheros son instrumentos de laboratorio diseñados para obtener una llama calorífica a partir de la combustión del alcohol o del gas.
Beaker: es uno de los instrumentos más conocidos y de mayor uso en el laboratorio, posee medidas cada 100mL pero debido a que es muy ancho cualquier pequeña variación aparentemente insignificante puede pasar totalmente desapercibida y significar varios ml, por tanto no es muy preciso. Su capacidad es de 500mL (+/- 100mL).
Tubo de ensayo: Consiste en un pequeño tubo cilíndrico de vidrio con un extremo abierto y el otro cerrado y redondeado, que se utiliza en los laboratorios para contener pequeñas muestras líquidas o sólidas, los tubos de ensayo están disponibles en una multitud de tamaños, comúnmente de 1 a 2 cm de ancho y de 5 a 20 cm de largo.
Capilar: Un Tubo Capilar es un tubo de vidrio de diámetro muy pequeño y corta longitud. El diámetro interno del tubo es utilizado para demostrar los efectos de la capilaridad. La Capilaridad puede ser definida como la ascensión de los líquidos a través de un tubo delgado debido a fuerzas de adhesión y cohesión que interactúan entre el líquido y la superficie.
Sulfato cúprico: es un compuesto químico derivado del cobre que fue empleado en la práctica para realizar uno de los calentamientos.
Pasto: hierba verde empleada como material en la realización de la práctica
Método:
Inicialmente, se identificaron los elementos a trabajar, entre los que encontramos tres crisoles (uno grande, otro mediano y el pequeño), pasto verde y sulfato cúprico. Una vez se hizo dicha identificación se procedió a calcular los pesos de los tres crisoles completamente vacíos y anotarlos, posteriormente picamos pasto verde en pequeñas partes y con ayuda de la balanza de platillo externo pesamos 2g (dos gramos) de dicho pasto tanto en el crisol pequeño como en el mediano. Una vez realizamos éste procedimiento con el pasto procedimos a trabajar con el sulfato cúprico; introdujimos 2g (dos gramos) de éste compuesto químico en el crisol grande con ayuda de la balanza; cuando logramos contener los 2g de pasto verde tanto en el crisol pequeño como en el mediano y los 2g de sulfato cúprico en el crisol grande, introdujimos los crisoles mediano y grande en el horno de mayor tamaño para el proceso de secado (a unos 110°C), y el pequeño en el horno de menor tamaño (capaz de alcanzar temperaturas de 550 – 600 °C) para convertir el pasto en cenizas; luego de tres días procedimos a retirar de los hornos los crisoles y pesarlos nuevamente con ayuda de las balanzas para realizar una comparación de los pesos obtenidos antes de que ingresaran al horno y después de salir del horno.
En la segunda práctica correspondiente al calentamiento de sustancias iniciamos conociendo información y manipulación de los materiales a utilizar. Probamos como se utiliza correctamente el mechero y como se mide la temperatura en el termómetro; una vez realizado esto, procedimos con la práctica, primero encendimos el mechero y lo colocamos debajo de un beaker lleno de una sustancia liquida que estaba soportado en una estructura, graduamos la llama que salía de el mechero para que no se nos dañara la sustancia del beaker, metimos en él, un tubo de ensayo el cual estaba lleno de otra sustancia a la cual debíamos buscar su respectivo punto de ebullición y de fusión, para eso primero lo introducimos en el beaker y luego en él arrojamos un capilar, el cual nos ayudaría a conocer el punto de ebullición de la sustancias, observamos en el termómetro cómo se iba subiendo la temperatura lentamente, después de aproximadamente un minuto y a cierta temperatura determinada comenzó a salir un pequeño rosario de burbujas el cual nos indicaría que en ese punto comenzaba el proceso de ebullición de la sustancia del tubo de ensayo, apagamos el mechero y esperamos nuevamente cerca de otro minuto cuando finalizo el rosario y observamos como el líquido se introdujo en el capilar, anotamos la temperatura marcada en el termómetro, y promediamos los datos obtenidos para conocer la temperatura de ebullición de la sustancia.
Nuestro siguiente paso era conocer la temperatura de fusión, para eso ingresamos un nuevo capilar que contenía solido problema el cual al comenzarse a fundir nos indicaría la temperatura de fusión, para eso debíamos estar atento cundo pasaba de color blanco al trasparente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Siguiendo el orden de ideas plasmado en el procedimiento utilizado para ésta práctica, una vez identificados los elementos a trabajar calculamos los pesos de los crisoles pequeño, mediano y grande totalmente vacíos, siendo estos respectivamente 13.70g, 34.00g, 62.05g, que al introducirle 2g (dos gramos) de pasto verde (a los crisoles pequeño y mediano) y 2g (dos gramos) de sulfato cúprico (al crisol grande ) pasaron a ser, para el crisol pequeño, 15.70g; para el crisol mediano, 36.00g; y para el crisol grande 64.05g. Una vez los crisoles con sus respectivos contenidos salieron de los hornos se calcularon nuevamente sus pesos, obteniendo así para el crisol pequeño 13.7851g (de cenizas de pasto), para el mediano 34.52g (de pasto deshidratado) y, para el grande, 64.02g; realizando una comparación y un análisis detallado de los datos mencionados anteriormente, se observa que hubo una variación en el contenido de los crisoles, a continuación daremos a conocer dicha variación y su demostración
Demostración:
Para los crisoles en condiciones iniciales se obtuvo:
Crisol
Peso
Pequeño vacío
13.70g
Pequeño lleno
15.70g
Mediano vacío
34.00g
Mediano lleno
36.00g
Grande vacío
62.05g
Grande lleno
64.05g
Una vez finalizado el calentamiento, se obtuvo:
Crisol
Peso
Pequeño
13.7851g
Mediano
34.52g
Grande
64.02g
Si al peso que obtuvimos después del calentamiento (que es igual al peso del crisol vacío + peso del contenido) le restamos el peso del crisol vacío obtendremos el peso del contenido:
Para el crisol pequeño:
13.7851g - 13.70g = 0.0851g de cenizas
Para el crisol mediano:
34.52g - 34.00g = 0.52g de pasto deshidratado
Para el crisol grande:
64.02g – 62.05g = 1.97g de sulfato cúprico
Ilustración del cálculo anterior
Crisol
Contenido
Peso del contenido
Pequeño
Cenizas
0.0851g
Mediano
Pasto deshidratado
0.52g
Grande
Sulfato cúprico
1.97g
Los resultados obtenidos de los anteriores cálculos corresponden al nuevo peso del contenido de los crisoles que, antes de haber realizado el proceso de calentamiento, era de 2g (2 gramos); a continuación calcularemos cual fue la variación en el contenido, sabiendo que Variación del peso = peso inicial – peso final.
Para el crisol pequeño, la variación fue:
2g – 0.0851g = 1.9149g
Para el crisol mediano, la variación fue:
2g – 0.52g = 1.48g
Para el crisol grande, la variación fue:
2g - 1.97g = 0.03g
Ahora con un último cálculo conoceremos el valor del porcentaje de cenizas y de humedad para el pasto y posteriormente para el sulfato cúprico, para esto se deben aplicar las siguientes fórmulas:
% de Ceniza= Peso de cenizaPeso de muestra 100%
Sabiendo que el peso de las cenizas fue de 0.0851g y el peso de la muestra fue de 2g, reemplazamos y obtenemos:
% de Ceniza= 0.0851g 2g100%
% de Ceniza= 4.255
El porcentaje de cenizas es de 4.255%; ahora calcularemos el porcentaje de humedad, que está dado por:
% de Humedad= Masa de aguaMasa de muestra100%
En el caso del pasto, la masa de agua corresponde a la variación del peso del pasto sometido a secado (crisol mediano), es decir, corresponde al peso del líquido que se evaporó, en este caso la masa de agua es igual a 1.48g y la masa de la muestra corresponde a la masa que inicialmente ingresamos, que fue de 2g.
Reemplazando se obtiene:
% de Humedad= 1.48g2g100%
% de Humedad= 74
Ahora, para el sulfato cúprico tenemos que la masa de agua corresponde a la variación de su peso, es decir, corresponde al peso del líquido que se evaporó, por tanto la masa de agua es igual a 0.03g, y la masa de la muestra corresponde al sulfato cúprico que inicialmente ingresamos, que fue de 2g.
Reemplazando se obtiene:
% de Humedad= 0.03g2g100%
% de Humedad= 1.5
Obtuvimos entonces, para el pasto, que el porcentaje de humedad es igual a 74%, y el porcentaje de cenizas fue de 4.255%; y para el sulfato cúprico el porcentaje de humedad es igual a 1.5%. Notamos una clara diferencia entre los porcentajes de humedad del pasto y el del sulfato cúprico, esto se debe a que gran parte del contenido del pasto es líquido, cosa que no ocurre con el sulfato cúprico pues este presentaba una humedad relativamente baja.
Analizando más a fondo los datos anteriores, se ve que el contenido del crisol pequeño, el cual fue sometido a una mayor temperatura (550 – 600°C), fue quien presentó una mayor variación (1.9149g) en su peso, esto debido a que presentaba un gran porcentaje de humedad y la alta temperatura a la fue sometido hizo que se deshidratara por completo perdiendo así todo el peso que esa humedad representaba, además, la temperatura fue tan alta que la transformó en cenizas. En cuanto al crisol mediano, que tenía en su interior el mismo contenido (2g de pasto verde) que el crisol pequeño pero éste (el mediano) fue sometido a una temperatura inferior (110°C) a la que fue sometido el crisol pequeño, presentó una variación de 1.48g, es decir, de 2 gramos que inicialmente se tenían se pasó a 1.48g; se observa que hubo una disminución considerable en su peso, esto se debe a que el pasto inicialmente se encontraba muy hidratado (presentaba un 74% de humedad) y al ser sometido a un proceso de secado debido al calor suministrado por el horno el pasto perdió gran parte de su masa que inicialmente se encontraba representada por líquidos (para ser más exactos, perdió un 74% de su masa), es decir, el pasto inicialmente poseía un gran contenido líquido en su interior pero al ser sometido a dicho proceso todo ese líquido que era muy significativo para su peso "escapó" del pasto (por deshidratación) haciendo que su masa disminuyera. En cuanto al sulfato cúprico, contenido en el crisol de mayor tamaño, se observa que la variación fue de tan solo 0,03g, es decir, no fue muy significativa, esto se debe a que el sulfato cúprico con el que se realizó la práctica tenía un muy bajo porcentaje de humedad (1.5%), por tanto al evaporarse el líquido contenido en él no se notó una gran diferencia en su masa.
En lo concerniente a la segunda practica una vez realizados los debidos procesos de calentamiento con el mechero para conocer los puntos de fusión y ebullición, obtuvimos los siguientes datos tomados del termómetro.
Temperatura de rosario de burbujas: 68°C
Temperatura de llenado de capilar: 76°C
Temperatura de fundición del solido problema: 116°C
Temperatura de ebullición.
x=T. de rosario+T. de llenado de capilar 2
68°C + 76°C 72°C
2
Temperatura de fusión es.
Fundición del solido problema 116°C
Con los resultado obtenidos acerca del P. de fusión y ebullición nos damos cuenta de que la sustancia que estábamos analizando era el Etanol, la cual presenta punto de ebullición y fusión de 78.5°c y 117°C respectivamente, datos muy cercanos a los calculados con el termómetro, no exactamente los mismos tal vez porque no sabíamos cuando era el rosario de burbujas o si el sólido problema debía colocarse totalmente trasparente y así anotar los datos adecuados.
CONCLUSIONES.
El calentamiento de sustancias químicas es un proceso de mucha relevancia para llevar a cabo experimentos con el fin de reconocer y determinar características propias de sustancias que se nos presenten como los puntos de fusión y ebullición, y así poder determinar de qué sustancia se trata; esto se puede lograr mediante el correcto uso de instrumentos determinados y específicos como lo son mecheros, estufas, hornos y así obtener un resultado adecuado , y así a aprender y obtener el máximo nivel de conocimiento en el manejo y determinación de sustancias.
Bibliografía
Muller. (2008). LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL . Reverte ediciones.
