Temperatura de ebullición

Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

¨A ño de del bue uen n se ser vi vici cio o al al ci ciud uda adano no¨¨ U ni nive verr si sid dad N aci cio ona nall ¨S ¨ S an Lui L uiss Go G onz nza ag a¨ de I ca Temperatura de ebullición Tema: Temperatura Curso: Fisicoquímica II Docente: Marreros Cordero, Mara Alumnos: Alum nos: 

Casas Avalos, Rosario Lisbeth.



Pérez Vega, Karol Vanessa.



Tomateo Vásquez, Erickson.



Torres Soto, Joan.

Ciclo: V

Sección: ‘‘A’’

ICA-PERÚ 2017

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Introducción Punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea el líquido. Sí se coloca cierta cantidad de un líquido puro en un recipiente evacuado, con un volumen mayor que el del líquido, una porción del líquido se evaporara hasta llenar con vapor el volumen restante. Suponiendo que queda una cierta cantidad de líquido una vez establecido el equilibrio, la presión de vapor en el recipiente es solo una función de la temperatura del sistema. La presión desarrollada desarr ollada es la presión de vapor del líquido, que es una propiedad característica del mismo, y aumenta rápidamente con la temperatura; la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se hace igual a 1 (Atm) es la temperatura de ebullición del mismo. El punto de ebullición de los líquidos depende dramáticamente de la presión, por esta razón, no se puede usar con la misma confianza que el punto de fusión de los sólidos como criterio para la identificación. En general, el punto de ebullición de una sustancia depende de la masa de las moléculas y de la intensidad de la fuerza con que se atraen unas a otras. Es un hecho evidente, que en una serie de compuestos que pertenecen a la misma función química, el punto de ebullición se incrementa de manera constante al incrementarse el peso de las moléculas.

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Objetivos Determinar la temperatura de ebullición de algunos líquidos puros Corregir las temperaturas de ebullición de acuerdo con las variaciones en la presión atmosférica. Aprender a determinar el punto de ebullición tanto de muestras conocidas como de muestras desconocidas. Manejar adecuadamente los materiales utilizados en la determinación del punto de ebullición. Establecer y asociar cual es la importancia de determinar el punto de ebullición de una sustancia

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Marco Teórico La definición formal de punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra.1 Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso. La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, solo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que componen su cuerpo). El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente — dipolo inducido o puentes de hidrógeno — ). El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida. Conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que, finalmente, se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio; esta es la temperatura crítica, por encima de la cual no existe una fase líquida clara. El helio tiene el punto normal de ebullición más bajo (– 268,9 °C) de los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de wolframio, uno de los más altos (5555 °C).

Calculo del punto de ebullición: El punto de ebullición normal puede ser calculado mediante la fórmula de Clausius-Clapeyron:

donde: = es el punto de ebullición normal en Kelvin = es la constante de los gases, 8.314 J · K−1 · mol−1 = es la presión de vapor a la temperatura dada, atm = es la entalpía de vaporización, J/mol = la temperatura a la que se mide la presión de vapor, K = es el logaritmo natural

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Procedimiento Experimental Materiales y equipos Líquidos: Etanol. 1-butanol, hexano, ácido acético y formol (consultar el punto de ebullición y la fórmula química de estos líquidos) Aceite Vasos de precipitado de 250 ml, tubos de ensayo Pipetas y propipeta Soporte universal Termómetro Cocinilla Capilares Triz, cinta adhesiva

Procedimiento 1. A un tubo de ensayo pequeño se añaden 2 ml del líquido problema, se introduce un capilar sellado por uno de sus extremos de modo que el extremo abierto toque el fondo del tubo y luego se adiciona el termómetro. El sistema se coloca en un baño de aceite.

Acondicionamos 5 capilares: Página | 4


-Llenamos 150 ml de aceite en 5 vasos de precipitación:

-Llenamos 2 ml de cada muestra problema

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2. Se calienta gradualmente (2-3 ◦C/min) hasta que del capilar se desprenda un rosario continuo de burbujas. En seguida se suspende el calentamiento y en el instante en que el líquido entre por el capilar se lee la temperatura de ebullición. La determinación se repite para los demás líquidos.

Teb(lab) formol = 90◦C Teb(lab) ácido acético = 107◦C Teb(lab) 1-butanol = 98◦C Teb(lab) etanol = 76◦C Teb(lab) hexano = 65◦C

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Cálculos Anotar en una tabla los datos obtenidos en el experimento. Corregir la temperatura normal de ebullición de cada líquido a la presión del laboratorio, y calcular el porcentaje de error en la temperatura de ebullición experimental por comparación con los valores corregidos.

Líquido Polaridad Teb normal, Teb , °C Teb , °C Error* °C (corregida) (laboratorio) (%) Formol polar 85 84.98 90 5.91 polar 117.9 117.88 107 9.23 Ácido acético 1polar 117.7 117.68 98 16.72 butanol Etanol polar 78.4 78.38 76 3.04 Hexano no polar 69 68.98 65 5.77

Corrección de la temperatura de ebullición En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se hace menor. Con el propósito de realizar comparaciones con los valores reportados por la literatura, se hace necesario corregir la temperatura normal de ebullición en un factor proporcional a la diferencia de presiones (∆p), tomando en cuenta las constantes de variación de temperatura de ebullición por cambios en la presión atmosférica (Tabla 1) y que dependen de la polaridad del líquido.

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1) Procedemos a calcular la diferencia de presión atmosférica, con la siguiente ecuación. P 

Patm(nivel del mar )(mmHg) - Patm(CdMx) (mmHg)

2) Procedemos a obtener el factor de corrección de la temperatura por cambio en la presión atmosférica, con la siguiente ecuación:

Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



3) Obtenemos la temperatura de ebullición corregida (Teb): Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc

Presión atmosférica (Ica): 1012.53 hP 

 = 759.46 .



Patm(nivel del mar ) =760mmHg 4) Porcentaje de error:

Error =

Formol CH2O Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



Δ p = 760 mm Hg – 759.46 mm Hg = 0.54 mmHg

Interpolando: Teb normal (◦C )

80 85 90

Líquidos polares (ΔTxΔP) 0.350 ΔTxΔP 0.360

ΔTxΔP (formol) = 0.355 ◦C

Reemplazamos:

Fc =

0.54 mmHg ∗ 0.355 ºC 10 mmHg Fc = 0.01917º

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Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc Teb(corregida)= 85◦C - 0.01917 ◦C Teb(corregida)= 84.98◦C

│() − ()│  100 () 90 − 84.98 % =  100 84.98 % = 5.91%

% =

Ácido acético CH3COOH Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



Δ p = 760 mm Hg – 759.46 mm Hg = 0.54 mmHg


Líquidos polares (ΔTxΔP) 110 0.380 117.9 ΔTxΔP 0.390 120 ΔTxΔP (formol) = 0.3879◦C

Fc =

0.54 mmHg ∗ 0.3879 ºC 10 mmHg Fc = 0.0209466º

Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc Teb(corregida)= 117.9◦C - 0.0209466 ◦C Teb(corregida)= 117.88◦C

% =

│() − ()│  100 ()

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107 − 117.88  100 117.88 % = 9.23%

% =

1-butanol CH3(CH2)3OH Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



Δ p = 760 mm Hg – 759.46 mm Hg = 0.54 mmHg


Líquidos polares (ΔTxΔP) 110 0.380 117.7 ΔTxΔP 0.390 120 ΔTxΔP (formol) = 0.3877◦C

Fc =

0.54 mmHg ∗ 0.3877 ºC 10 mmHg Fc = 0.0209358º

Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc Teb(corregida)= 117.7◦C - 0.0209358 ◦C Teb(corregida)= 117.68◦C

│() − ()│  100 () 98 − 117.68 % =  100 117.68 % = 16.72%

% =

Etanol CH3-CH2-OH Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



Δ p = 760 mm Hg – 759.46 mm Hg = 0.54 mmHg

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Líquidos polares (ΔTxΔP) 70 0.340 78.4 ΔTxΔP 80 0.350 ΔTxΔP (formol) = 0.3484◦C

Fc =

0.54 mmHg ∗ 0.3484 ºC 10 mmHg Fc = 0.0188136º

Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc Teb(corregida)= 78.4◦C -

0.0188136 ◦C

Teb(corregida)= 78.38◦C

│() − ()│  100 () 76 − 78.38 % =  100 78.38 % = 3.04%

% =

Hexano C6H14 Fc =

P ∗ (T ∗  P ) 10 mmHg



Δ p = 760 mm Hg – 759.46 mm Hg = 0.54 mmHg


60 69 70

Líquidos no polares (ΔTxΔP)

0.392 ΔTxΔP 0.404 ΔTxΔP (formol) = 0.4028◦C

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Fc =

0.54 mmHg ∗ 0.4028ºC 10 mmHg Fc = 0.0217512º

Teb(corregida)= Teb(normal) - Fc Teb(corregida)= 69◦C -

0.0217512 ◦C

Teb(corregida)= 68.98◦C

│() − ()│  100 () 65 − 68.98 % =  100 68.98 % = 5.77%

% =

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Cuestionario 1. ¿Cómo influye la presencia de impurezas solubles en

el punto de ebullición? La presencia de impurezas tiene una influencia considerable sobre el punto de fusión. Según la ley de Raoult todo soluto produce un descenso crioscópico, o sea una disminución de la temperatura de fusión. Las impurezas actúan de soluto y disminuyen el punto de fusión de la sustancia principal disolvente. Si existe una cantidad importante de impureza, la mezcla puede presentar un amplio intervalo de temperatura en el que se observa la fusión 

Así pues, cabe indicar que: o

o

o

Las sustancias sólidas puras tienen un punto de fusión constante y funden en un intervalo pequeño de temperaturas. La presencia de impurezas disminuye el punto de fusión y hace que la muestra funda en un intervalo grande de temperaturas. La presencia de humedad o de disolvente dará puntos de fusión incorrectos.

2. ¿Por qué la temperatura de ebullición se da justo

cuando el líquido asciende por el interior del capilar? Con el método capilar, el punto de ebullición se determina en el momento en que la salida de burbujas del capilar es constante. La elevación de líquido en el capilar es resultado del desplazamiento del aire contenido en el capilar por el vapor del líquido que ha iniciado su ebullición y que se observa precisamente como la salida del rosario de burbujas.

3. ¿Por qué la presión atmosférica influye sobre el punto

de ebullición? El punto de ebullición se alcanza cuando la presión del líquido iguala la presión atmosférica. Consecuentemente si aumenta dicha presión, la presión de vapor también deberá aumentar, y para lograrlo se necesita incrementar la temperatura.

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El punto de ebullición, es directamente proporcional al aumento de la presión. Es decir, a mayor presión mas alto el punto de ebullición.

4. ¿Qué son las fuerzas intermoleculares y como se

clasifican? Las fuerzas intermoleculares se definen como el conjunto de fuerzas atractivas y repulsivas que se producen entre las moléculas como consecuencia de la presencia o ausencia de electrones. Cuando dos o más átomos se unen mediante un enlace químico forman una molécula, los electrones que conforman la nueva molécula recorren y se concentran en la zona del átomo con mayor electronegatividad, definimos la electronegatividad como la propiedad que tienen los átomos en atraer electrones. 

Se clasifican en:    

Dipolos permanentes Dipolos inducidos Dipolos dispersos. Puentes de hidrógeno

5. ¿Qué son sustancias polares y no polares? 

Sustancias no polares:

Cuando se forman en un enlace covalente entre átomos iguales, la molécula es neutra, es decir, tiene carga eléctrica cero; por ejemplo: H2, O2, Cl2. En este tipo de enlace no hay cambio en el número de oxidación de los átomos debido a que sus electrones compartidos son equidistantes. Los enlaces covalentes en los cuales los electrones

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se comparten por igual se les llama enlaces covalentes no polares. En estos enlaces covalentes entre átomos iguales sus elementos quedan equidistantes y su molécula es no polar. 

Sustancias polares:

Los enlaces formados por átomos distintos con grandes diferencias de electronegatividad, forman moléculas polares. La molécula es eléctricamente neutra en su conjunto por tener igual de partículas positivas y negativas, pero no existe simetría en la distribución de la electricidad. Aquellas moléculas cuyos centros de cargas positiva no coinciden con la carga negativas, se denomina moléculas polares, llamándose polar al enlace en el cual un par de electrones de la configuración electrónica externa no está igualmente compartido por los dos átomos. De este modo, tanto los enlaces iónicos, como los enlaces covalentes pueden formar moléculas polares.

¿Qué son los puentes de hidrogeno? El enlace o “puente” de hidrógeno es un tipo de enlace muy particular, que aunque en algunos aspectos resulta similar a las interacciones de tipo dipolo-dipolo, tiene características especiales. Es un tipo específico de interacción polar que se establece entre dos átomos significativamente electronegativos, generalmente O o N, y un átomo de H, unido covalentemente a uno de los dos átomos electronegativos. En un enlace de hidrógeno tenemos que distinguir entre el átomo DADOR del hidrógeno (aquel al que está unido covalentemente el hidrógeno) y el ACEPTOR, que es al átomo de O o N al cual se va a enlazar el hidrógeno.

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¿Qué relación tiene la polaridad con el punto de ebullición? Mas polar sea es mayor punto de ebullición puesto que si es polar, significa que puede formar puentes de hidrogeno entre las moléculas y lo hace más estable. Recuerda que el punto de ebullición nos indica a que temperatura la unión entre moléculas del compuesto se rompe y se evapora. Si es más estable con sus puentes de hidrogeno, será más difícil de evaporar y su punto de ebullición aumenta.

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Conclusiones Se puede concluir que el punto de ebullición al ser único para cada sustancia, caracteriza a las mismas, lo cual es de mucha utilidad en el momento de identificar sustancias desconocidas. También se puede decir que el punto de ebullición está influenciado por los factores fisicoquímicos, si la presión aumenta o disminuye, se va a ver afectado el punto de ebullición. También es importante ya que mediante este podemos determinar si la muestra es pura o no debida a la variación de la temperatura inicial con la final. El punto de ebullición es cuando un elemento químico pasa de ser líquido a vapor o gas. Cuando la temperatura y la presión atmosférica se igualan el líquido se mantiene, pero si lo supera entonces habrá una evaporación de este. La presión de vapor me indica el equilibrio de un líquido con su vapor a una atmósfera. Al nivel del mar hay 1 atmosfera, entonces a mayor altura, la presión atmosférica baja y por lo tanto es más fácil hacer evaporar los líquidos. Con base en los datos de laboratorio se puede llegar a resaltar en primera instancia la importancia del empleo de ciertos elementos como el tubo capilar y el termómetro, aclarando que este último debe estar calibrado para logra más precisión. Con lo anterior se puede hacer referencia a lo primordial que es la determinación del punto de ebullición para muchos procesos que se pueden realizar en el laboratorio de química independientemente de si se está en el ámbito de estudio o profesional.

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Recomendaciones No jugar con los elementos químicos Diluir las medidas necesarias de químicos (solo las que se indican en la ficha autorizada por el ing. A cargo) Al momento de introducir el capilar tener cuidado ya que este se encuentra sujeto a rupturas. No jugar dentro del laboratorio No ingerir ningún alimento al instante de trabajar con reactivos Estar atentos a los cambios que ofrece el material que se expone a calentamiento para así evitar algún tipo de accidente.

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Referencias Bibliográficas https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n http://quimicaunimag.blogspot.es/1401582773/laboratorio-7punto-de-ebullicion/ http://www.monografias.com/trabajos83/temperaturaebullicion/temperatura-ebullicion.shtml#ixzz4peHQbw3D http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/fuerzas.htm

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Temperatura de ebullición

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