UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL INFORME DE PRACTICAS DE LABORATORIO ELECTROTECNIA INDUSTRIAL DOCENTE:
ING. CARMEN EUGENIA ZEBALLOS DELGADO
PRÁCTICA Nº
NOMBRE DE LA PRACTICA
4
CONSTANTES FISICOS: PUNTO DE FUSION, PUNTO DE EBULLICION
GRUPO Nº
DURACIÓN
FECHA
2 horas
jueves 12 de Septiembre 2013
INTEGRANTES:
02
BRYAN NIMER ALMANZA MARCAPURA
OBJETIVOS Determinar la temperatura de fusión de algunos sólidos puros Establecer la diferencia entre los fenómenos de fusión y ebullición. Adquirir la destreza necesaria en el manejo del equipo utilizado para la determinación de los puntos de fusión y ebullición
FUNDAMENTO TEORICO
PUNTO DE FUSION, PUNTO DE EBULLICION PUNTO DE FUSION El fenómeno de fusión es el paso de una sustancia de estado sólido a estado líquido por la acción del calor, este cambio se lleva acabo a una temperatura determinada, la cual no experimenta muchas variaciones con los cambios de presión, pero si con la presencia de impurezas, esto hace que el punto de fusión sea utilizado muy a menudo como criterio de pureza de un compuesto sólido. Los puntos de fusión de las moléculas reflejan hasta cierto punto el tipo de fuerzas intermoleculares que están presentes, sin embargo aunque se esperaría que los compuestos donde existen fuerzas de Van der Waals fundirían a temperaturas más bajas que aquellos donde existe dipolo- dipolo, hay otros aspectos que también se deben considerar al hacer el análisis de los puntos de fusión de los compuestos, como por ejemplo, la simetría de la molécula, ya que entre más simétrica sea, esta se acomoda mejor en la red cristalina que crea el cristal haciendo la molécula más compacta y el punto de fusión más elevado.
Esta constante puede determinarse introduciendo una diminuta cantidad de sustancia dentro de un pequeño tubo capilar, e introduciendo este junto con un termómetro en un baño, calentando lenta y progresivamente y observando la temperatura a la cual empieza (temperatura inicial) y termina (temperatura final) la fusión. A la diferencia entre ambas (temperatura final – temperatura inicial) se le conoce como RANGO DE FUSION. Desde el punto de vista práctico, el punto de fusión (o el de solidificación) se define como la temperatura a la que un sólido se transforma en líquido a la presión de 1 atmósfera. La temperatura a la que un sólido comienza a fundir debe permanecer constante hasta que todo el sólido y el estado líquido de la sustancia están en equilibrio, una en presencia de la otra. En la práctica existen 2 dificultades para la determinación del punto de fusión. Es difícil mantener la temperatura constante, aun utilizando pequeñas cantidades de muestra. Si medimos la temperatura externamente a la muestra, la temperatura varía muy poco. Pueden originarse errores en la determinación por la sobre calefacción o por el sub-enfriamiento de la sustancia. Por ello, en vez de obtener una temperatura constante, habrá siempre una pequeña diferencia de temperaturas entre el comienzo y el final de la fusión. A este intervalo de temperaturas se le llama también punto de fusión. PUNTO DE EBULLICION Cuando un líquido se introduce en un recipiente cerrado, se evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión, que depende solamente de la temperatura. Esta presión, que es la ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido, es la presión de vapor del líquido a esa temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la presión de vapor de un líquido aumenta regularmente. A la temperatura en que la presión de vapor alcanza el valor de la presión atmosférica, el líquido empieza a hervir. A esa temperatura se le llama punto normal de ebullición. Cada líquido tiene un punto normal de ebullición característico, que se puede utilizar para su identificación. No obstante, debido a su marcada dependencia con la presión ya los errores a que pueden conducir las impurezas, es menos seguro y útil en caracterizaciones y como criterio de pureza que el punto de fusión en los sólidos. El punto de ebullición de una sustancia depende directamente de la masa de sus moléculas y de la intensidad de las fuerzas atractivas entre ellas.Así en una serie homóloga, los puntos de ebullición de cada compuesto aumentan regularmente con el peso molecular, ya que al aumentar el número de átomos en la molécula, aumentan la fuerzas de Van der Waals entre ellas.
Esto puede comprobarse en la tabla siguiente:
Los líquidos polares tienden a hervir a temperaturas más altas que los no polares de igual peso molecular. Los compuestos polares que se asocian entre sí mediante puentes de hidrógeno hierven a temperaturas más altas que los que no pueden asociarse, como puede verse en la tabla siguiente:
El punto de ebullición normal de una sustanciase define como la temperatura a la cual su P. de Vapor es igual a la presión atmosférica normal (760 mm. De Hg ó 1 atmósfera). También puede definirse (el P.E) como la temperatura a la que las fases liquidas y gaseosas de una sustancia están en equilibrio. Al nivel del mar, la presión atmosférica es de 760 mm. De Hg y el agua hierve a 100ºC, pero en muchos lugares de la sierra (a más de 3000 m.s.n.m) el P.E. del agua es menor de 90ºC, debido a la menor presión atmosférica. Punto de ebullición de algunos alcoholes:
PARTE EXPERIMENTAL EXPERIENCIA 1. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE FUSIÓN MÉTODO DEL TUBO CAPILAR: Trituramos el naftaleno hasta que quede en polvo. Una vez quede naftaleno en polvo, usando un tubito capilar unas ves sellado, hacemos que el naftaleno entre en el tubito de naftaleno hasta una altura de 3mm.
3 mm Usando una pita o cinta adherir el tubo capilar al termómetro e introducirlo en aceite y calentar con el mechero. Observar atentamente el tubo capilar con la sustancia y determinar la temperatura de fusión del naftaleno.
Repetir la prueba una vez más. RESULTADOS Temperatura ambiente : 23°C Temperatura de fusión del naftaleno.
Cuyo promedio seria:
Usando la corrección:
Temperatura de fusión del Naftaleno(TEORICO) = 80.26 °C Temperatura de fusión del Naftaleno(EXPERIMENTAL) = 82.5093°C
2. DETERMINACION DEL PUNTO DE EBULLICION. METODO DEL TUBO CAPILAR Agarrar el tubito capilar y colocarlo dentro de un tubo de ensayo con el líquido problema en nuestro caso el cloroformo. Una vez colocado, con una pita o cinta adherir el tubo de ensayo que contiene él tuvo capilar al termómetro. Observar atentamente hasta que se pueda observar un hilo de burbujas de vapor. Determinar la temperatura de ebullición del cloroformo. Repetir la prueba una vez más.
RESULTADOS Temperatura de ebullición del cloroformo.
Cuyo promedio seria:
Temperatura de fusión del Cloroformo (TEORICO) = 61.2 °C Temperatura de fusión del Cloroformo (EXPERIMENTAL) = 73°C
OBSERVACIONES
Se observó que el intervalo de temperatura, entre la aparición de la primera burbuja y la última del rosario de burbujas, es de varios grados de diferencia.
Al contrastar nuestro datos experimentales con los teóricos no dimos cuenta que en caso del naftaleno el margen de error no fue muy significado pero en el caso del cloroformo nuestro valor no fue muy acertado ya que tiene un margen de error de 11.8 °C.
CONCLUSIONES El punto de ebullición puede variar dependiendo de la altura del
lugar, mientras te encuentras al nivel del mar el punto de ebullición es de 100°C. Cuando
el lugar (ubicación de donde se está haciendo este proceso) esté más alto, el punto de ebullición es menor, y en cambio cuando el lugar se encuentra por debajo del nivel del mar, el punto de ebullición es más alto.
Las impurezas, afectan el punto de ebullición de la sustancia que
las contiene, de forma que lo aumenta o lo disminuye. CUESTIONARIO 1. ¿QUE SUSTANCIAS SE USAN PARA EL BAÑO TERMOSTÁTICO EN LA DETERMINACIÓN DE PUNTO DE FUSIÓN Y PORQUE? Normalmente suele utilizarse el aceite pero también son utilizadas soluciones salinas debido a que estas sustancias son bueno conductores del calor y como están a estado líquido facilitan el paso de la energía térmica al compuesto que queremos entrar su punto de fusión. 2. PORQUE SE USA AGUA EN EL BAÑO TERMOSTÁTICO EN LA DETERMINACIÓN DE PUNTO DE EBULLICIÓN. Debido a que el agua gracias a su corto punto de ebullición que es 100°C es un buen trasmisor de calor y ayuda fácilmente al paso del calor hacia el compuesto del que queremos determinar su punto de ebullición.
3. COMO SE DETERMINA EL PUNTO DE FUSIÓN DE SUSTANCIAS. A. HIGROSCÓPICAS. Para poder determinar el punto de fusión debe montarse un equipo que permita transferir calor ala sustancia higroscópica y tomar la temperatura durante el proceso y al fundirse totalmente el sólido; en este momento la temperatura observada es el punto de fusión. B. SUSTANCIAS QUE SE DESCOMPONEN. El punto de fusión se determina en un equipo denominado Thiele o en un bloque de fusión. La sustancia se introduce en un tubo capilar y se coloca en el equipo de medida. Se calienta lentamente y se observa el momento en que cambia de estado. La temperatura a la que ocurre la transición es la temperatura de fusión. C. SUSTANCIAS COLOREADAS. La placa caliente de Kofler se compone de dos piezas de metal de conductividad térmica diferente, que se calientan eléctricamente. Está hecha de manera que el gradiente de temperatura sea casi lineal en toda su longitud. La temperatura de dicha placa puede variar de 283 a 573 K gracias a un dispositivo especial de lectura de la temperatura que tiene un cursor con un índice y una regleta graduada, especialmente concebido para dicha placa. Para determinar un punto de fusión se deposita una fina capa de sustancia directamente sobre la placa caliente. En unos segundos, se forma una fina línea de división entre la fase fluida y la fase sólida. Leer la temperatura a la altura de dicha línea, colocando el índice frente a esta última. 4. DESCRIBA EL TUBO THIELE Y USOS. El tubo de Thiele, llamado así por el químico alemán Johannes Thiele, es un aparato de laboratorio fabricado en vidrio, diseñado para contener y calentar un baño de aceite mineral o glicerina y se utiliza comúnmente en la determinación del punto de fusión de una sustancia. El aparato se asemeja a un tubo de ensayo de vidrio con un asa o brazo lateral. 5. ¿QUÉ ES PUNTO EUTÉCTICO? Es la máxima temperatura a la que puede producirse la mayor cristalización del solvente y soluto, o también se define como la temperatura más baja a la cual puede fundir una mezcla de sólidos A y B con una composición fija. Se puede emplear el punto eutéctico como criterio de caracterización de un compuesto, por comparación contra patrones conocidos, así se obtiene el compuesto principal, a través de una reacción química (por ejemplo) pero se sospecha que posee como contaminante a alguno de los reactivos.
