Universidad Autonoma de Chiriqui Informe de Quimica: Propiedades Propiedades del estado solido Facultad de Medicina
Resumen:
Nuestro laboratorio tenía como obetivo identific identificar ar al!unas al!unas caracter característica ísticass del estado s"lido# Con $cido $cido acetilsa acetilsalicíl licílico ico % ben&oico ben&oico'' comparamos la forma en que cristali&an' tan tanto a tem temperatura ambi ambien ente te % en un ba(o ba(o frío) frío) dand dando o como como resu resultltad ado o una una conf confo ormac rmaci" i"n n ordenada de los cristales a temperatura ambiente % una conformaci"n desordenada cuando se dea en ba(o frío# *ue!o determinamos el punto de fusi fusi"n "n % con! con!el elac aci" i"n n del del nafta naftale leno no'' siendo estos +,-C % +.-C respectivamente# Por /ltimo' estud estudiam iamos os sublim sublimaci aci"n "n'' coloca colocamo moss unos cristales de %odo en un 0rlenme%er de 1,.ml % le colocamos un tap"n# Calentamos suavemente el 0rle 0rlenm nme% e%er er % tapa tapamo moss con con un vaso vaso químico que contenía un poco de a!ua fría# 2bservamos las características de los crista cristales les formad formados os usando usando lupa# lupa# 3epeti petim mos el pro proceso ceso util tili&an i&ando do naftaleno# PALABRAS CLAVES Cristali&aci"n Punto de Con!elation Con!elation Punto de Fusion 4ublimaci"n# 5emperatura# • • • • •
OBJETIVOS 6 Iden Identitififica carr al!u al!una nass características del 0stado 4"lido# 1 7ete 7eterm rmin inar ar la iden identitida dad d de de un un s"lido desconocido a trav8s de sus constantes físicas# 9 Comp Compar arar ar la la form forma a cris cristal talin ina' a' de de acuerdo al m8todo de cristali&aci"n MARCO TEÓRICO 5odo s"lido verdadero tiene una forma crista cristalilina na defin definid ida' a' eiste eisten n una !ran !ran variedad de formas cristalinas# Al!unas sustancias cristali&an 1 o m$s formas cris crista talilina nas# s# 0sta 0stass modi modififica caci cion ones es cristalinas de la misma sustancia son llamadas formas alotr"picas# ;ran parte de los estados s"lidos se presentan en estado cristalino con una estructura !eom8trica re!ular % ordenada# 0l tama(o % perfecci"n de los cristales depende de las con condici iciones nes en que 8sto 8stoss se han formado# Cuando una soluci"n saturada' o un líquido fundido se enfría lentamente el n/mero de cristales que comi comien en&a &a a form formar arse se es pequ peque( e(o' o' creciendo poco a poco su tama(o % dando tiempo a iones' $tomos % mol8culas a ocupar posic siciones ordenadas en el cristal' que har$n que este este sea perfe perfecto cto cuando cuando m$s lento lento sea el proceso# Un enfr enfria iami mien ento to r$pi r$pido do da lu!a lu!arr a numero merossos cri crista stales les peq peque( ue(os e imperf imperfec ectos tos## Adem$ Adem$ss de poseer poseer una una forma forma crista cristalin lina a defin definid ida' a' los s"lido s"lidoss tambi8n se caracteri&an por tener un punto de fusi"n definido# Cuando un s"lido se funde' cambia de un estado cristalino a uno aleatorio % fluido# 0l calor necesario para efectuar el cambio de un estado s"lido a líquido se llama calor de fusi"n % la temperatura a la cual esto ocurre se llama de punto de fusi"n# Pode Podemo moss defi defini nirr el punt punto o de fusi fusi"n "n como como la temp temper erat atur ura a en la que que la pres presi" i"n n atmo atmosf sf8r 8ric ica' a' la pres presi" i"n n de vapor del estado s"lido est$ en
equilibrio con la presi"n de vapor del estado líquido# 0l punto punto de fusi"n fusi"n % con!ela con!elaci"n ci"n son son epresiones de una misma cosa en la cual cual se lle!a lle!a por camino caminoss opuest opuestos os## 7ebi 7ebido do a que que cada cada s"li s"lido do tien tiene e un punto punto de fusi"n fusi"n absolu absoluto' to' defin definido ido % reproducible# *a ma%oría de los s"lidos estables se fun funden den cua cuando son son cal calenta entad dos a temperaturas apropiadas# Cuando son enfriados pasan directamente de vapor a s"lido# 5al cambio de s"lido a vapor es llamado sublimaci"n % el cambio de vapo vaporr a s"li s"lido do depo deposi sici ci"n "n## (Brown, 2009)
A Cr#s Cr#s"! "!$# $#! !&# &#-n -n
7isolvmos en un vaso químico una peque(a cantidad de $cido acetisalicílico en 1.m* de a!ua hirviendo#
Inmediatamente disuelto se virti" la mitad en un tubo de ensa%o % se coloc" a ba(o frío#
*a cantidad remanente se coloco" en otro tubo % de" a temp# ambiente
3epetimos con $cido ben&oico
M!"er#!$es % re!&"#'os: M!"er#!$es
C!n"#! 9 = 6
C!!&#! 1,. m* > >
1 6
> >
1 6
1,. m* >
B Pun"o e &on/e$!&#-n
A Su$ Su$#m #m!& !&##-n n Re!&"#'o Naftaleno
*!se e+er#men"!$
So$u#$#! Insoluble en a!ua ?cido @en&oico 4oluble en alcohol' 8ter' cloroformo' benceno' sulfuro de carbono# Poco soluble en a!ua# ielo 4olvente ?cido *i!eramente acetilsalicilico soluble Bodo .'.9!6..m*
To+#&#! Mu% toico Irritable
No toico No toico Irritable e Inflamable
.us#-n
%
5omamos un tubo capilar % a(adí naftaleno hasta una altura de medio cm# Colocamos unos cristales de %odo en un erlenme%er de 1,.m* % tap8 con un tap"n
Introducimos el tubo en un fusi"metro a =.-C' hasta fundir el naftaleno
Calentamos suavemente el erlenme%er % tap8 con un vaso *#/ur!3 % 2 Cristali&aci"n del $cido químico con una peque(a acetiContinuamos lsa lsalic licílico a temperatura calentando cantidad de a!ua fría# ambiente a la hasta i&quierdaD.-C % ba(o frio a
la derecha 0nfriamos el erlenme%er en el !rifo
3etiramos el calor fusi"metro % de8 enfriar hasta que se cristali&" el naftaleno#
Prue! &on 1&#o eno#&o 3epetimos naftaleno
usando
alcanfor
o
Resu$"!os: 4A*TALE4O 3 4e fundi" con una temperatura de +, CE aproimadamente 0l punt punto o de con! con!el elac aci" i"n n del del 2 naftaleno fue de apro aproi ima mada dame ment nte e +.oC *os cristales que se formaron al final fueron diferentes a los que inic inicia ialme lment nte e colo coloca camo moss a ba(o ba(o maría# A Cr#s Cr#s"! "!$# $#! !&# &#-n -n Prue! &on 1&#o !&e"#$s!$#&$#&o
1Temperatura ambiente
2 Baño Baño frío
4 Temperatura Temperatura ambiente
3 Baño Baño frío
Cristali& li&aci aci"n "n del $cido $cido *#/ur!2 Crista ben&oico# A temperatura ambiente a la i&quierda % ba(o frio a la derecha
B Pun"o e &on/e$!&#-n
.us#-n
%
Oser'!&#ones 7oo 7oo 0l %odo al calentarse se torna en un !as de color morado# 4e observaron peque(os remolinos dentro del 0rlenme%er# 7espu8s de un corto tiempo' se retir" el vidrio relo % se pudo observar un circulo uniforme plateado de hielo 4!."!$eno o 0l nalftaleno se torna un !as !$&!n.or blanco al calentarlo# 4e observaban peque(os remolinos en el 0rlenme%er % poco a poco se observ" c"mo al final de este subía la temperatura por la reacci"n# Al Al retirar el vidrio relo observamos peque(as formaciones irre!ulares de hielo#
5ISC6SIÓ4 5E RES6LTA5OS 0n la parte A se puede observar observar en la diferencia de formaci"n de cristales en el acido acido acetilsa acetilsalicíl licílico ico a temperatur temperatura a ambien ambiente# te# 0n este este formar formaron on crista cristale less m$s !randes % en forma m$s ordenada' mientras que el que estuvo en ba(o frío cristali&" en ma%or cantidad pero cristales m$s peque(os de forma forma desor! desor!an ani&a i&ada# da# 0n el tubo tubo que contenia acido ben&oico observamos el mismo comportamiento por parte de los cristales a temperatura ambiente % en ba(o frío# *o que nos su!iere que a temperatura ambiente la cristali&aci"n cristali&aci"n de sustancias es de forma f orma m$s ordenada que si cristali&amos de manera r$pida con un descenso de la temp temper erat atur ura# a# 0sto 0sto se debe debe a que que la perfecci"n de los cristales depende de las condiciones en que 8stos se han formado# Cuando una soluci"n saturada' o un líquido fundido se enfría lentamente el n/mero de cristales que comi comien en&a &a a form formar arse se es pequ peque( e(o' o' creciendo poco a poco su tama(o % dando tiempo a iones' $tomos % mol8culas a ocupar posic siciones ordenadas en el cristal' que har$n que este este sea perfe perfecto cto cuando cuando m$s lento lento sea el proceso# Un enfriamiento r$pido da lu!ar a numerosos cristal tales peque(os e imperfectos (Brown, 2009) 0l punto de fusi"n de un s"lido que es el mismo que el punto de con!elaci"n de un líquidoG es la temperatura a la que la velocidad de fusi"n de un s"lido es la mis misma que la vel velocid cidad de con! con!el elac aci" i"n n de un líqu líquid ido o bao bao una una pres presi" i"n n dete determ rmin inad ada# a# 0s deci decirr' la temp temper erat atur ura a a la que que el s"li s"lido do % el líquido est$n t$n en equilibrio (4!'#!, 2009) Pud Pudimo imos observ serva ar que el naftaleno en su punto de fusi"n que fue de +,oC % su punto de con!elaci"n con!elaci"n fue o de +. C# Pese a que en teoría el punto de fusi"n de un s"lido es el mismo que el punto de con!elaci"n de un líquido' en nuestros resultados no nos dio un valor eacto de la misma temperatura'
esto se debe a que no utili&amos el instrumento adecuado para controlar la presi"n % medir la temperatura en el mome moment nto o eac eacto to de los los punt puntos os de fusi fusi" "n % con con!ela !elaci ci"n "n'' por por lo que tuvimos que trabaar con ran!os) así el promed promedio io de nuest nuestros ros ran!o ran!oss fue la temp temper erat atur ura a que que colo coloca camo moss como como resultado' sin embar!o la variaci"n de la temperatura es apenas de , !rados lo que nos indica que efectivamente el punto de fusi"n de los s"lidos est$ mu% relacionado con el punto de con!elaci"n de los líquido' sí se dan a la misma temperatura# Fina Finalm lmen ente te pudim dimos observ serva ar la subli sublimac maci"n i"n del %odo %odo % el naftal naftaleno eno## *os peque(os cristales formados en el vidr vidrio io relo relo re!u re!ula lare ress en en el %odo %odoGG e irre!ulares en el naftalenoG nos indica indica que los s"lid s"lidos os puede pueden n subli sublimar mar sin necesidad de pasar al estado líquido' de la misma manera pueden cristali&arse a partir tir del estado !ase !aseos oso# o# Al!un l!unos os s"li s"lido dos' s' como como el %odo % el hielo seco anhídrido carb carb"n "nic ico o s"li s"lido doG' G' se vapo vapori ri&a &an n sin sin pasar por el estado líquido a presi"n atmosf8rica# 4e dice que subliman# Al i!ual que los líquidos' los s"lidos tienen pres presio ione ness de vapo vaporr' pero pero son son mu% mu% inferiores a las de aqu8llos# *os s"lidos con presi"n de vapor elevada subliman f$cilmente f$cilmente## *os olores olores caracter característico ísticoss de al!un al!unos os s"lid s"lidos os casero caseross como como el naftaleno bolas de naftalinaG se deben a la sublimaci"n# 0l proceso inverso' o sea' aquel mediante el cual el vapor sol solidi idifica fica sin sin pasa asar por el esta stado líqu líquid ido' o' se deno denomi mina na depo deposi sici ci"n "n## Al!unos s"lidos impuros pueden purificarse por sublimaci"n % posterior depo deposi sici ci"n "n del del vapo vaporr com como o s"li s"lido doGG sobre una superficie cie fría# (Cor"e, 2009) Con&$us#ones:
Cues"#on!r#o 6# HQu8 factores pueden afectar las las form formas as de los los cris crista tale less en una una cristali&aci"n •
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La agitaci tació ón no es deseab seablle: cond conduc uce e a cris crista tale les s de pequ pequeñ eño o tamaño y maclados Mant Manten ener er cris crista tale les s alej alejad ados os de fuente fuentes s de agita agitació ción n mecán mecánica ica y vibr vibrac acio ione nes s (bom (bomba bas s de vací vacío, o, rota rotava vapo pore res, s, vitr vitrin inas as,, puer puerta tas, s, onas de paso, etc! "o c#equear cristales con demasiada frecuencia (una ve al día! $ristaliaciones lentas proporcionan proporcionan mejores cristales% cristales% $uantos menos sitios mejor (menos cristales y más grandes! &eci &ecipi pien ente tes s limp limpio ios: s: mini minimi miar ar partículas de polvo polvo y suciedad 'ilt 'iltra rarr para para elim elimin inar ar part partíc ícul ulas as insolubles &ecipi &ecipient entes es usados usados suelen suelen estar estar ray rayado ados y pre presen sentar tar defect fectos os superficiales: proporcionan mltiples sitios de nucleación &ecipientes nuevos pueden presentar paredes demasiado lisas para que se produca la nucleación%
1# Atendiendo a la velocidad de cristali&aci"n# HQu8 diferencia ha% en la forma de los cristales &) *ntre más rápida rápida la cristali cristaliación ación,, los cristales cristales serán serán más irregulares irregulares,, y más pequeños, no tendrán una forma definida, en en cambio a menos velocidad de crista cristali liaci ación ón,, los crista cristale les s serán serán más grandes y con form forma as más definidas%
9# HQu8 co condiciones !e !eneran qu que un s"lido se sublime &) Las condic condicio iones nes neces necesari arias as para para que que se prod produ uca ca la subl sublim imac ació ión n de cualquier sustan tancia, ya sea un
elemento o un compuesto, son aquellas presiones y temperaturas que corresponden a la línea que separa los estados sólido y gas en el diagrama de estados para dic#a sustancia%
L#"er!"ur! C#"!!: 3a%mond' Chan!# 1..=G# Química !eneral para bachillerato# 0spa(a: Mc;raJ>ill Interamericana# @roJn @roJn 1.6.G 1.6.G Quími Química ca la Cienci Ciencia a Central# 7isponible en: http:JJJ#slideshare#netKevinmira ndaherreraqumica>la>ciencia> central>de>broJn>Dna>edicin
4ublimaci"n# 4ublimaci"n# 2btenida el 1, de abril de 1.6, de http:es#JiKipedia#or!JiKi4ublimac iLC9L@9n Punto de fusi"n# 2btenida el 1, de abril de 1.6, de http:es#JiKipedia#or!JiKiPuntod efusiLC9L@9n
