Practica 2, Punto de ebullición y fusión.docx

Universidad de San Carlos de Guatemala Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Escuela de Química Escuela de Química Área de Química Área de Química Laboratorio de Química IV Laboratorio de Química IV Ingeniero Gerardo Ordoñe Ingeniero Gerardo Ordoñe

“Punto de ebullición y fusión” “Punto de ebullición y fusión”

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(()) %%eessuummeenn ((** ++)) OObb,,eettiivvooss --..)) //aarrcco o ''ee00rriiccoo --11)) //aarrcco o //eettooddooll00ggiiccoo ---)

-) %e%esusultltadados os 2#2#ruruebebas as dede Identi3icaci0n4

Identi3icaci0n4

(-5)

5) IIntnterer6r6retetacaci0i0n dn dee %esultados %esultados .* .* 77)) CCoonncclluussiioonneess ((--88) 9) 9iibblliiooggrraa33ííaa --::)) &&66;;nnddiiccee ::))( ( $$aattoos s OOrriiggiinnaalleess (( :)+ /uestra de C<lculo :)+ /uestra de C<lculo 2Inclu=e el &n<lisis de 2Inclu=e el &n<lisis de Error4 Error4 --::)). . $$aattoos s CCaallccuullaaddooss 11   "O'&   "O'&

>uan >os; Gonale 9arillas >uan >os; Gonale 9arillas

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Guatemala? .( de agosto del Guatemala? .( de agosto del

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Contenido Contenido %esumen)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))). %esumen)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))). Ob,etivos)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 Ob,etivos)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 General))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 General))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 Es6ecí3icos))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 Es6ecí3icos))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))1 /arco /arco te0rico))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))-/arco metodol0gico)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))8 /arco metodol0gico)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))8 &lgoritmo #rocedimental))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))8 &lgoritmo #rocedimental))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))8 $iagrama de 3lu,o)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))): $iagrama de 3lu,o)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))): %esultados)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(( %esultados)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(( Inter6retaci0n de resultados))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(+ Inter6retaci0n de resultados))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(+ Conclusiones)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(. Conclusiones)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(. 9ibliogra3ía)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(1 9ibliogra3ía)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(1 &6;ndice)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(-$atos $atos originales)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(-/uestra de c<lculo))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(5 /uestra de c<lculo))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(5 $atos Calculados)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(7 $atos Calculados)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(7 Cam6ana de Gaus))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(8 Cam6ana de Gaus))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))(8 + @ + @ # < g i n a# < g i n a

Resumen

()

Se determino los 6untos de ebullici0n de acetona2C.A5O4? agua destilada2A+O4? alcoBol2C+A5O :- = de alcoBol 7* = el 6unto de 3usi0n del acido cítrico C5A8O7) Los  6untos de ebullici0n se midieron mediante un sistema sim6le a baño maría Due im6licaba

una estu3a = un beacer Due contenía glicerina 2C.A-2OA4.4) Un tubo de ensa=o con el líDuido se 6onía a calentar en el sistema? un tubo ca6ilar cerrado de un etremo unido a un term0metro se alcanaron los 6untos .8C 6ara la acetona? :1)1C agua destilada? 7.)5C alcoBol 7* = 71)+C alcoBol :-? se com6araron los datos e6erim;ntales con los datos te0ricos obtenidos con la ecuaci0n de Clausius Cla6e=ron)

Se traba,o a una 6resi0n de *)81atm = una tem6eratura ambiente de +1C)

Objetivos

General

$eterminar la tem6eratura de ebullici0n a condiciones atmos3;ricas del laboratorio = el 6unto de 3usi0n de un com6uesto)

Específicos

() $eterminar el 6unto de ebullici0n con la 30rmula de Claussius HCla6e=ron) +) Com6arar = analiar las tem6eraturas de ebullici0n de los di3erentes líDuidos) .) $emostrar Due la 6resi0n atmos3era no a3ecta el 6unto de 3usi0n de un com6uesto)

Marco teórico

Estados de la materia

En un s0lido? las mol;culas se mantienen ,untas de manera ordenada? con escasa libertad de movimiento) Las mol;culas de un líDuido est<n cerca unas de otras? sin Due se mantengan en una 6osici0n rígida? 6or lo Due 6ueden moverse) En un gas? las mol;culas est<n se6aradas entre sí 6or distancias grandes en com6araci0n con el tamaño de las mol;culas mismas) Son 6osibles las conversiones entre los tres estados de la materia sin Due cambie la com6osici0n de la sustancia) &l calentar un s0lido 26or e,em6lo? el Bielo4 se 3unde = se trans3orma en liDuido 2agua4) 2La tem6eratura en la Due ocurre esa transici0n se denomina  6unto de 3usi0n)4 Su calentamiento adicional convierte al líDuido en gas) 2Esta conversi0n

sobreviene en el 6unto de ebullici0n del líDuido)4

Cambios de ase

Las transiciones entre las 3ases s0lidas líDuidas = gaseosas? suelen incluir grandes cantidades de energía? en com6araci0n con el calor es6ecí3ico) Si a una masa de Bielo? le añadimos calor a un ritmo constante? 6ara Due lo lleve a trav;s de los cambios de 3ase?  6rimero a líDuido = luego a va6or? las energías necesarias 6ara llevar a cabo los cambios de 3ase 2llamadas calor latente de 3usi0n = calor latente de va6oriaci0n4? daría lugar a las mesetas Due observamos en el gr<3ico de tem6eratura vs tiem6o de aba,o) Se su6one Due la  6resi0n en el gr<3ico? es de ( atm0s3era est<ndar)

Fusi0n Es el 6roceso mediante el cual un s0lido 6asa al estado líDuido? la tem6eratura a la Due tiene Due llegar se le llama 'em6eratura de Fusi0n)

Solidi3icaci0n Es el 6roceso inverso a la 3usi0n? es decir? es el cambio de estado de líDuido a s0lido)

Va6oriaci0n Es el cambio de estado de líDuido a gas = se 6uede 6roducir mediante la ebullici0n = la eva6oraci0n) La eva6oraci0n es el 6aso de líDuido a gas a cualDuier  tem6eratura = cuando se alcana determinada tem6eratura se le llama Ebullici0n)

Condensaci0n Se le llama así al 6roceso inverso a la va6oriaci0n)

Sublimaci0n Es el 6roceso de cambio de estado directo de s0lido a gas) & su 6roceso inverso? de gas a s0lido? se le denomina Cristaliaci0n o Sublimaci0n Inversa

Presión de vapor y punto de ebullición

Cuando un líDuido se eva6ora? sus mol;culas gaseosas e,ercen una 6resi0n de va6or)

Un líDuido Bierve cuando su 6resi0n de va6or es igual a la 6resi0n eterna Due actJa sobre la su6er3icie del líDuido) En este 6unto se Bace 6osible la 3ormaci0n de burbu,as de va6or  en el interior del líDuido) La tem6eratura de ebullici0n aumenta al incrementarse la 6resi0n eterna) El 6unto de ebullici0n de un líDuido a una 6resi0n de ( atm es su 6unto normal de ebullici0n)

Ecuación Claussius ! Clapeyron

La ecuaci0n relaciona la de6endencia de la tem6eratura = la 6resi0n de va6or de un líDuido con el calor de va6oriaci0n)

Claussius introdu,o esta modi3icaci0n de la ecuaci0n de Cla6e=ron luego de a6roimadamente .* años con el 3in de me,orar la versatilidad de la e6resi0n) &sí 6ues? la ecuaci0n de Cla6e=ron 6uede e6resarse en una 3orma a6roimada conveniente cuando se trata de los eDuilibrios de va6oriaci0n = sublimaci0n) En estos casos? el volumen molar del gas es mucBo ma=or Due el de la 3ase condensada? siendo 6ues 6r<cticamente igual)

ln

(

 P2  P1

)

=−∆VAP H   R ( 1 T 2 − 1 T 1 ) 5 @ # < g i n a

En La industria es necesario tener conocimiento acerca de todos los 6rocesos involucrados en la trans3ormaci0n de las materias 6rimas =a Due del buen uso Due se le Baga se 6uede obtener un 6roducto con mato calidad = me,ores características? en las disoluciones al Baber  un cambio de 3ase se a6recia una transici0n al 6asar de un estado al otro? de esta manera se debe a6licar un modelo matem<tico 6ara calcular cualDuiera de estas variables como la  6resi0n? la tem6eratura = el calor de va6oriaci0n) Estos modelos matem<ticos =a construidos = com6robados e6erimentalmente sirven 6ara determinar = 6redecir valores como los mencionados anteriormente) El modelo matem<tico en estos casos donde Ba= un cambio de 3a es conocido como la ecuaci0n de Claussius Cla6e=ron)

Marco metodoló"ico

#l"oritmo Procedimental

Punto de usión

() Se 6ulveri0 una cantidad de <cido cítrico +) Se 6re6ar0 un beacer con 1** ml de glicerina .) Se cerr0 un etremo del tubo ca6ilar

1) Se coloc0 la sustancia dentro del tubo ca6ilar Basta la mitad? a6elmaando mediante gol6es moderados

-) Se cerr0 el etremo 6or donde ingreso la sustancia con cuidado de no 3undirla 5) Se su,et0 el tubo ca6ilar a un term0metro centrada con el de60sito de mercurio) 7) Se coloc0 el tubo con el term0metro dentro del beacer con glicerina

8) Se utili0 una 6lancBa 6ara calentar el beacer) :) Se observ0 el cambio de 3ase de la sustancia)

(*) Se tomaron las tem6eraturas a la Due 3undi0 el <cido cítrico)

(() Se de,0 en3riar la glicerina a 6or lo menos la mitad del 6unto de 3usi0n del <cido) (+) Se realiaron tres corridas con tres muestras distintas de acido cítrico)

Punto de ebullición

() En un tubo de ensa=o se 6re6araron .ml del líDuido 6roblema)

+) Se sell0 un tubo ca6ilar 6or uno de los etremos = se coloc0 dentro del tubo ca6ilar con una leve inclinaci0n ,unto al term0metro)

.) Se coloc0 un beacer Due contenía (-*ml de glicerina = se calent0)

1) El tubo de ensa=o se sumergi0 en el beacer de modo Due se Bio un baño maría)

-) Se calent0 gradualmente = el tubo ca6ilar des6rendi0 un continuo rosario de

 burbu,as? inmediatamente se midi0 la tem6eratura? luego sus6endi0 el calentamiento del beacer)

5) Se re6iti0 el modelo de medici0n con cada uno de los líDuidos 6roblemas 2acetona? alcoBol etílico? agua4

¿Salen burbujas del capilar? Esperar No Si $ia"rama de flujo #unto de ebullici0n (* @ # < g i n a

2ml del l !ni "alentar #n termómetro  atado a $l un capilar% dentr

#unto de 3usi0n

(( @ # < g i n a Fin

&notar la tem6eratura del líDuido

Si  "o

Es6erar 

KSe 3usiono 6or  com6leto

Colocar term0metro = ;l atado a un ca6ilar? dentro

del beacer 

Calentar  Colocar el 9ecer con

glicerina sobre una  6lancBa de calor) Ca6ilar sellado con acido

cítrico Inicio

Resultados

%abla &o'() $atos teóricos* obtenidos por Clausius ! Clayperon* e+perimentales y su desviación est,ndar' #unto de Ebullici0n Sustancia 'em6eratura te0rica 2C4 'em6eratura 6or  Clausius Cla6e=ron 'em6eratura e6erimental2C4 $esviaci0n est<ndar 

&cetona '( )*&'(+,-.2 )*&. '&2//.//2

/

&gua destilada -.. +'&.*('.** +/&/ .&'/,,22'

(

&lcoBol 7* ,* ,'&(,.-)+* ,)&( -&-/.-,'/

)

&lcoBol :- ,* ,(&2,,))-( ,/&2 .&*)(((..

)

Fuente Elaboraci0n 6ro6ia

%abla &o' - Punto de fusión

Fuente Elaboraci0n 6ro6ia

(+ @ # < g i n a #unto de Ebullici0n

Sustancia 'em6eratura2C4

.nterpretación de resultados

La di3erencia entre los 6untos de ebullici0n e6erimentales de las sustancias con los te0ricos a condiciones est<ndar? se debe al cambio de las condiciones donde se traba,0 = Due los líDuidos estuvieran diluidosM al tener una 6resi0n menor a una atmos3era como la Due Ba= en la ona (+ de Guatemala 2*)81+ atm4 la tem6eratura necesaria 6ara Bacer Due el líDuido Bierva es menor a la Due estima en condiciones ideales 2( atm = +- C4 obteniendo un 6unto de ebullici0n a :1)1C en el agua destilada 2A+O4)

En la 6r<ctica tanto como con los datos te0ricos se observ0 una gran di3erencia en el 6unto de ebullici0n entre cada líDuido? a 6esar de Due estaban ba,os las mismas condiciones el  6unto de ebullici0n de la acetona 2C.A5*4 es el m<s ba,o debido a Due 3ueras intermoleculares son d;biles? la acetona cuenta con una 3uera di6oloNdi6olo este ti6o de 3uera de6ende de la 6roimidad Due tienen las mol;culas = la acetona no tiene mucBa cercanía entre sus mol;culas lo Due Bace d;biles a estas 3ueras = 6ermite Due estas esca6en 3<cilmente a tem6eraturas no elevadas Baciendo a este m<s vol<til

#or el contrario el agua destilada 2A+O4 6osee un ti6o de atracci0n molecular 3uerte conocido como 6uente de Bidrogeno? un <tomo de A se une covalentemente a un <tomo mu= electronegativo Due atrae la densidad electr0nica del nJcleo de A? de,ando un lado del <tomo mu= electronegativo)

$ebido a las 3ueras intermoleculares de 6uentes de Bidrogeno al meclar agua con las sustancias Baciendo Due ba,ara su concentraci0n aumento su tem6eratura de ebullici0n)

Los datos e6erimentales com6arados con datos te0ricos Due se obtuvieron 6or medio de la ecuaci0n de Claussius HCla6e=ron tomando la 6resi0n a *)81+ atm = la tem6eratura a +*C? demuestran un margen de error en cada líDuido ()17 en la acetona? *)7+ agua

destilada? +)7. alcoBol 7* = +)7+ alcoBol :-) esto se debe a los errores sistem<ticos = Bumanos al momento de la lectura de tem6eraturas o la mala calibraci0n del term0metro)

Conclusiones

() El 6unto de ebullici0n adem<s de ser alterado 6or 6resi0n atmos3;rica? las 3ueras intermoleculares = su intensidad establecen una di3erencia entre cada líDuido) Los Due 6resentaban 6uentes de Bidr0geno tuvieron ma=or 6unto de ebullici0n en el e6erimento)

+) &l a6licar la ecuaci0n de clausius Cla6e=ron se 6uede obtener la tem6eratura de ebullici0n de cada sustancia = esto da un dato m<s es6ecí3ico del verdadero 6unto de ebullici0n? este dato vario del e6erimental debido a los errores de medici0n)

.) &l 3undir el <cido cítrico se 3usiono a tem6eraturas m<s ba,as Due el dato te0rico? esto se 6uede deber 6orDue el com6uesto no tenía un (** de  6urea = a errores de medici0n)

1)

/iblio"rafía

() 9ron? ') L) 2:na Edici0n4) Quimica PLa Ciencia CentralP) #aginas 1(8N1+* #earson +) CBang? %) 2(*ma) Edici0n4) Quimica ) #<ginas 17+N17: /c Gra Aill)

.) #etrucci? 2(*ma edicion4)Quimica General) 6ag +11N+-5) #earson

#p0ndice

$atos ori"inales

Muestra de c,lculo Ecuación Claussius1Clapeyron T _B=

[

 R ×ln( P0)  Δ H _vap + 1 T 0

]

−1 $0nde

'9 #unto de ebullici0n normal 2en elvin4

% Constante de los gases

#* #resi0n de va6or a la tem6eratura de la medici0n

RAva6 Ental6ia de va6oriaci0n 2en >mol4

'* 'em6eratura a la Due se realia la medici0n

Ejemplo: Utilizando los siguientes datos, obtener el punto de ebullición de la alcohol al 95%: P 1 = 1atm T 1 = 7!"o# $ "7!15 = 7,5& P 2  = ',(atm T 2  = ?  R  = (,1 )*mol &  Δ Hvap  _{= "5 ''' )*mol} T ₂=

(

(8.314J  mol K )×−ln  1atm 0.84 −84700J /mol + 1 347,35 K 

)

−1 +" = 9,"&  "7,15 = 7-!"7o_# (8 @ # < g i n a

$atos Calculados

Tabla No.3: Temperatura de ebullición (°C) acetona .rupo #orrida

/o!1

#orrida /o!"

#orrida /o! #orrida /o! #orrida /o! 5

1 5 "  

-0uente: esultados

Tabla No.4: Temperatura de ebullición (°C) Agua destilada .rupo #orrida

/o!1

#orrida /o!"

#orrida /o! #orrida /o! #orrida /o! 5

" 9 95 95 9 9

0uente: esultados

Tabla No.5: Temperatura de ebullición (°C) alcool !"# .rupo #orrida

/o!1

#orrida /o!"

#orrida /o! #orrida /o! #orrida /o! 5

 75 !4 7 7" 7

0uente: esultados

Tabla No.$: Temperatura de ebullición (°C) alcool 95# .rupo #orrida

/o!1

#orrida /o!"

#orrida /o! #orrida /o! #orrida /o! 5

 7 !5 7 75 7

0uente: esultados

Tabla No.!: Temperatura de %usión de (°C) &cido c'trico

(: @ # < g i n a .rupo #orrida /o!1 #orrida /o!" #orrida /o! 1 11 119 11 " 11( 1"' 117  1"' 1" 1"  11( 1"' 1"'

Campana de Gaus

ACETONA 70%

AGUA DESTILADA

AlCOHOL 70%

ALCOHOL 95%

ÁCIDO ACETICO