TEMPERATURA DE FUSIÓN DE LA UREA Y SUBLIMACION DEL NAFTALENO CONTAMINADO Romani Felipe, Sequea Edinson y Zapata Jorlany Estudiantes de la universidad del Atlántico Palabras claves: Temperatura, fusión, sublimación
Resumen En el informe se da una introduccin conceptual a los temas que se trataran, as! como una descripcin de la metodolo"!a utili#ada$ El traba%o const de dos partes, una cuantitativa y otra cualitativa, los datos y&o observaciones tomadas de la práctica del e'perimento se sinteti#aron y or"ani#aron para una me%or comprensin$ Al final se discute acerca acerca del análi análisis sis reali reali#ad #ado o y se sacan sacan conclu conclusio siones nes de estas, estas, dando dando recome recomenda ndacio ciones nes para para la r(pli r(plica ca del e'perimento$
Introducción E'isten slidos cuya presin de vapor alcan#a el valor de ) atm antes de lle"ar a su punto de fusin, es decir, por deba%o de la temperatura en la que la presin de vapor de la sustancia slida es i"ual a la de su transformacin al estado l!quido$ l!quido$ Para tales slidos, en la curva presi presin n de vapor* vapor*tem temper peratu atura ra +A* +A* en la fi"ur fi"ura a )- la presi presin n de ./0 mm corres correspon ponde de a una temper temperatu atura ra inferior a 1', o dic2o de otra manera, la presin de vapor P', correspondiente al punto de fusin, 1' es superior a ./0 mm$
X
Px Presión de vapor
A
4a subl sublim imac aci in n se pued puede e efec efectu tuar ar,, tant tanto o a pres presi in n atmosf(rica como a presin reducida$ Para estos fines se 2an ideado varios monta%es, uno de los más sencillos es el utili#ado en esta práctica$ Se purificará por sublimacin el alcanf alcanfor or o naftal naftaleno eno contam contamina inado$ do$ El alcanf alcanfor or y el naftaleno son sustancias or"ánicas baratas que pueden obte obtener nerse se come comerc rcia ialm lmen ente te$$ El alca alcanf nfor or tamb tambi( i(n n es producto de o'idacin de muc2os recursos naturales$
Líquido
S
760
sublim sublimaci acin n es usualm usualment ente e muy fácil fácil para para aquell aquellos os materiales que no posean interacciones intermoleculares fuer fuerte tes$ s$ 4a prin princi cipa pall desv desven enta ta%%a de la t(cn t(cnic ica a de sublimacin es que no es un proceso muy selectivo$
Sólido
Tx Ts Temperatura Figura 1. Presión de vapor para una sustancia pura contra la temperatura.
3uando un slido de este tipo se calienta a la presin de una atmsfera, tan pronto como se alcan#a la presin de vapor de ./0 mm, el slido pasa directamente desde el estado slido a la fase de vapor a temperatura constante$ Al enfriarse, pasará directamente a la fase slida$ Este proc proces eso o reci recibe be el nomb nombre re de subl sublim imac aci in$ n$ 4a
El punto de fusin fusin es una constante constante f!sica f!sica muy utili#ada utili#ada en la identificacin identificacin de compuestos compuestos or"ánicos slidos$ slidos$ El punto de fusin se define como la temperatura a la cual un slido pasa al estado l!quido$ l!quido$ En las sustancias sustancias puras el paso del estado slido slido a l!quido l!quido se lleva a cabo a una temperatura constante, la cual no e'perimenta muc2as variaciones con los cambios de presin pero si con la presencia de impure#as, esto 2ace que el punto de fusin sea utili#ado muy a menudo para establecer el criterio de pure#a en un compuesto slido$
4os puntos puntos de fusin fusin de las mol(cu mol(culas las refle% refle%an an 2asta 2asta cierto "rado el tipo de fuer#as intermoleculares que están presentes$ presentes$ 5n aspecto muy important importante e en el análisis análisis de la temperatura de fusin de compuestos or"ánicos es la estructura, por e%emplo la simetr!a de la mol(cula es un factor importante, ya que entre más sim(tricas sea las mol(culas, estas se acomodan me%or en la red cristalina
2aciendo la sustancia más compacta y por lo tanto un punto de fusin más alto$
¿ real −teorico ∨
teorico
x 100
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4os ob%etivos de estas e'periencias corresponden a estimar el punto de fusin de una sustancia e identificar cualitativamente las caracter!sticas presentes en un proceso de sublimacin y sublimacin inversa$
¿ 123 ° c −133 ° c ∨
¿ 133 ° C
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Metodoo!"#
Si"uiendo las indicaciones del profesor, se reali# un monta%e en el cual se emple el m(todo del capilar para determinar la temperatura de fusin de una sustancia$ ) Se reali# una revisin peridica del solido dentro del capilar para poder as! determinar los ran"os de temperatura en la que se produ%o la fusin del slido$ 1ambi(n se reali# un monta%e para visuali#ar las caracter!sticas de un proceso de sublimacin y de sublimacin inversa$ Se recomienda tener en cuenta el flu%o en donde se aplica el suministro de calor al tubo t2iele$
Resut#dos $ discusión
1emperatura de 2umedecimiento 1emperatura en fase liquida
¿
))673 )8973
$Tabla 1.Esta tabla muestra los puntos de temperatura donde la sustancia comienza a experimentar un cambio de estado.
%error =7.5
3on relacin en la se"unda parte de la e'periencia la cual es totalmente cualitativa$ El naftaleno contaminado no posee una interaccin intermolecular fuerte, al i"ual que la presin de vapor se i"uala a una atmosfera este e'perimentara el cambio de fase inicialmente de solido a "as y lue"o se solidifica nuevamente por la accin que reali#a el a"ua en el vidrio relo%$ En primera instancia se observ que la 5rea e'perimento un punto de fusin muc2o más ba%o con respecto al estipulado tericamente, Esto se debe a que en la reali#acin del e'perimento las condiciones no eran las adecuadas$ 1ambi(n e'isten errores de mane%o que involucran las 2abilidades de quien reali#a el e'perimento, como puede ser un mal monta%e de la e'periencia que afectan de manera directa los resultados obtenidos$ 1ratando de dar una e'plicacin a lo observado en el e'perimento del naftaleno contaminado se consult literatura que ayudo a dar una idea más "lobal y "enerali#ada de lo ocurrido en esta parte de la e'periencia$
Cuadro comparativo de las temperaturas
1emperatura e'perimental 1emperatura terica
de
fusin
)8973
de
fusin
)9973
Tabla 2. Esta tabla muestra la comparación de la temperatura obtenida experimentalmente en el laboratorio la temperatura teórica.
Pre!unt#s %ro&em#s )
3onsulte sobre los principios fisicoqu!micos de la fusin isomorfismo los diferentes equipos y aparatos para la determinacin de puntos de fusin +1ubo de 12iele, dispositivo de 12omas*;oover de Fis2er*Jo2ns, de
=somorfo: >="ual forma?, en nuestros minerales, este concepto es fácil de comprender porque la misma palabra lo e'plica, son especies que tienen la misma forma en su estructura, la misma distribucin y tama@o de sus átomos y por ello pueden me#clarse y formar estructuras de varios minerales$ 5n e%emplo es el muy conocido 3oltan, muy buscado por su aplicacin en la fabricacin de semiconductores de ltima "eneracin y es una abreviatura de la serie 3B45
3mo se puede e'plicar el 2ec2o de que la acetona y el alco2ol et!lico reba%en el punto de fusin del 2ielo como tambi(n el punto de ebullicin del a"ua mientras que la sal y el a#car elevan el punto de ebullicin y reba%an el punto de fusin$
El enlace de 2idro"eno tiene "ran influencia en las propiedades f!sicas de los compuestos Br"ánicos, tal como se muestra en los puntos de ebullicin del etanol +alco2ol et!lico- .73$ El efecto del enlace de 2idr"eno del "rupo DG ; en los puntos de ebullicin se puede ver en los ismeros de frmula 39;6D mostrados a continuacin$ 4a trimetilamina no tiene "rupos DG ;, por
lo que no puede formar enlaces de 2idr"eno$ 4a etilmetilamina tiene un "rupo D G ;, por lo que el enlace de 2idr"eno 2ace que su punto de ebullicin sea de unos 9H73 superior al de la trimetilamina$ 4a propilamina, con un "rupo D;8, puede formar an más enlaces de 2idr"eno, por lo que su punto de ebullicin será el que ten"a un valor más alto de los tres ismeros citados$ 1rimetilamina 9$I73, etilmetilamina 9.73, Propilamina H673$ Además de afectar a los puntos de ebullicin y de fusin, las fuer#as intermoleculares determinan las propiedades de solubilidad de los compuestos or"ánicos$ 4a re"la "eneral es que el seme%ante disuelve al seme%ante$ 4as sustancias polares se disuelven en disolventes polares y las sustancias no polares se disuelven en disolventes no polares$
9$ u( es temperatura eut(cticaK
Si se enfr!a una me#cla l!quida de dos componentes puros A y C que poseen distinta temperatura de fusin empie#a a precipitar slido a una temperatura determinada que corresponde al punto de solidificacin$ A esta temperatura coe'isten una fase slida y otra l!quida$ Para cada me#cla l!quida e'iste una temperatura de solidificacin en la que dic2a me#cla se encuentra en equilibrio con la fase slida$ Leterminando las temperaturas de solidificacin de una serie de me#clas de composicin variable y representándolos frente a la composicin de la me#cla se obtienen las curvas AE y CE de la fi"ura )$ 4os puntos A y C corresponden a los componentes puros$ 4a adicin de C a A +A a C- reba%a su punto de solidificacin a lo lar"o de la curva AE +CE-$ 3 2 TEMPERATURA 1
1
COMPOSICIÓN
Figura 1. !iagrama de fases de un sistema binario.
1
4as curvas AE y CE representan las condiciones de Al final se toman las temperaturas cuando la sustancia temperatura ba%o las cuales me#clas l!quidas de empie#a a 2umedecerse dentro del capilar y cuando se composiciones diversas de A y C están en equilibrio con funde por completo$ A slido o con C slido respectivamente$ En el punto E C- Aparato de Fisc2er*Jo2ns ambos slidos están en equilibrio con la me#cla l!quida$ Slo e'iste una temperatura, a una presin determinada, En este procedimiento se utili#a el aparato de Fisc2er* en la que la fase l!quida puede estar en equilibrio con Jo2ns para determinar el punto de fusin de la sustancia ambos slidos$ El punto E representa la temperatura más a estudiar$ Primero, se ponen una peque@a cantidad de ba%a a la que con"ela cualquier me#cla l!quida de A y C, y la sustancia en un portaob%etos circular el cual se coloca por lo tanto el punto de fusin más ba%o de cualquier en la platina de calentamiento del aparato de Fisc2er* me#cla de A y C slidos$ A este punto se le denomina Jo2ns$ Ense"uida, se enciende la lámpara y se enfoca el punto eut(ctico$ lente de aumento, despu(s, se activa la palanca de calentamiento y se re"ula la temperatura del mismo mediante el restato$ Se toman datos de las H$ 3mo se determina el punto de fusin de temperaturas cuando se empie#a a fundir la sustancia y cuando está completamente l!quida$ "rasas y cerasK
Se"n la investi"acin pertinente se encontr dos m(todos para determinar el punto de fusin de las " rasas y las cercas: A- <(todo del 1ubo de 12iele Primero, se funde y sella un e'tremo de un tubo capilar, utili#ando para ello un mec2ero$ 4ue"o, se llena el capilar +) cm apro'imadamente- con la sustancia a estudiar$ Lespu(s, utili#ando el capilar anterior unido a un termmetro mediante una li"a +)-, se introdu%o en un tapn de tefln y (ste en un tubo de 12iele +8-, que conten!a aceite mineral, formando un dispositivo +9- que se calent con mec2ero sobre un soporte universal como se muestra en la si"uiente fi"ura:
I$ 5n qu!mico cree que un nuevo compuesto por el sinteti#ado se descompone ya en el estado l!quido li"eramente por encima de su punto de fusin$ Su"iera un m(todo sencillo para verificar la 2iptesis del qu!mico$ 1eniendo en cuenta que se descompone, nos lleva a concluir que el compuesto cambia sus propiedades f!sicas como qu!micas$ Puesto a esto podemos verificar dic2o suceso tomando dos muestras del compuesto, con la primera muestra de%arla sin alteraciones por lo contrario la se"unda muestra suministrarle calor, lle"ando li"eramente por encima del punto de fusin$ Por lo tanto teniendo en cuenta el e'perimento anterior si la muestra numero dos presenta las mismas propiedades f!sicas como qu!micas que la primera muestra +densidad, color, olor, etc$- no 2ubo una descomposicin y de lo contrario si presentan una diferencia en sus propiedades si 2ubo una descomposicin$
/$ 3onsulta los principios fisicoqu!micos en los cuales se basa la sublimacin$
Figura 2" #$todo del Tubo de T%iele.
4os slidos tienen presiones de vapor, caracter!sticas que oscilan con la temperatura como sucede con l!quidos$ Acrecentando la temperatura, aumenta tambi(n la presin de vapor del slido$ El suceso de la estabili#acin de un slido con vapor saturado, que var!a su presin con la temperatura, a esa infle'in se llama curvatura de sublimacin$ Este fenmeno ocurre a menor presin y menor temperatura que el punto tripartito de un Lia"rama de fase de la sustancia estudiada$ Se determina como sublimacin el indicar la conversin directa slido*vapor, sin la intervencin l!quida$ Por e%emplo, la purificacin
del yodo, a#ufre, naftaleno o ácido ben#oico resultan muy viable por sublimacin, debido a que las presiones de vapor de estos slidos tienen valores bastante elevados$
Bi&io!r#'"# $ Re'erenci#s •
•
Concusiones •
3on respecto al apunte anterior se pudo concluir que se lo"r el ob%etivo ya que se obtuvo un porcenta%e de error aceptable teniendo en cuenta las dificultades presentadas en la e'periencia, por ende se lo"r conocer el punto de fusin de una sustancia de manera cuasi* e'acta en unas condiciones ambientales no ideales para este tipo de e'periencias$
5niversidad de Malencia, 3urso de termodinámica$ 1omado de: 2ttp:&&NNN$uv$es&Otermo&4aboratori&1erm odinamica&uiones&cas&)H*)0$pdf 3onsultado: )6&0&)/ Locumento de introduccin a la biolo"!a e'perimental$ 1omado de: 2ttps:&&introduccionalabiolo"iae'perim ental$files$Nordpress$com&80))&0)&deter minacic9b9n*del*punto*de* fusic9b9n$doc'$ 3onsultado:)6&0&)/ Qade, 4$3$ Qade 4$3 +800H-$ Estructura y propiedades de las mol(culas or"ánicas$ En: &u'mica (rg)nica. 3apella =$ Pearson Educacin, Espa@a$ Pá"$ /9*/H$
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Se lo"r reconocer las caracter!sticas y fundamentos que e'plican el concepto de sublimacin$
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Lurst ;$L oel $Q$ 800.$ 1(cnicas E'perimentales$ En: &u'mica org)nica experimental.
