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PUNTOS DE FUSION Y EBULLICION Henry Mena Núñez, Deysi Urrego, Sebastián Rodríguez escobar Laboratorio De Química Orgánica I Facultad De Ciencias Básicas Universidad Santiago De Cali [email protected], [email protected], [email protected] Septiembre 13 de 2019 RESUMEN

PALABRAS CLAVES Destilación sencilla, punto de fusión, punto de ebullición, cambios de fase. INTRODUCCIÓN Todas las sustancias pueden existir, al menos en tres estados, solido, líquido y gaseoso. Los gases difieren de los sólidos y de los líquidos en la distancia de separación entra sus moléculas, en un sólido las moléculas se mantienen en forma organizada, poca libertad de movimiento y en un líquido sus moléculas están unidas pero no en una posición tan rígida y se pueden mover libremente. [ CITATION Cha99 \l 9226 ]. Las sustancias se caracterizan por su propiedades y su composición, el color, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas. Y estas propiedades físicas se pueden medir y observar sin que cambie su composición. Las fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción de las

moléculas, y ejercen un influencia en ella, aún más en la materia condensada, líquidos y sólidos, y son las principales responsables de las propiedades de la materia como los son el punto de fusión y de ebullición. Propiedades de los líquidos: las moléculas dentro de un líquido llevan una coordinación o se puede decir que son jaladas en todas las direcciones por las fuerzas intermoleculares.

La tensión superficial es la cantidad de energía necesaria para estirar o aumentar la superficie de un líquido por unidad de área, los líquidos que tienen fuerzas intermoleculares grandes también tiene una alta tensión superficial. Otro parámetro es de adhesión y cohesión, atracción entre moléculas distintas y entre moléculas semejantes, respectivamente. Los sólidos se pueden dividir en dos categorías, los sólidos cristalinos y amorfos los cuales hacen referencia a la organización de sus átomos o moléculas. Propiedades de los sólidos: Tienen forma y volumen constantes, Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras, No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos, Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían. [ CITATION Cha99 \l 9226 ]. La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión, ya sea aumentando o disminuyendo la energía calórica. En la naturaleza es frecuente observar que la materia cambia de un estado a otro. Tal vez el ejemplo más conocido sea el caso del agua, que se puede encontrar en forma sólida, líquida y gaseosa. Se reconocen dos tipos de cambios de estado: Progresivos y regresivos. Cambios de estado progresivos se producen cuando se aplica calor a los cuerpos y son: sublimación progresiva, fusión y evaporación.

Sublimación progresiva: Este cambio se produce cuando un cuerpo pasa del estado sólido al gaseoso directamente. Ejemplo: sublimación del yodo, sublimación de la naftalina Fusión: Es el paso de una sustancia, del estado sólido al líquido por la acción del calor. La temperatura a la que se produce la fusión es característica de cada sustancia. Evaporación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al gaseoso. Este cambio de estado ocurre normalmente a la temperatura ambiente, y sin necesidad de aplicar calor. Bajo esas condiciones, sólo las partículas de la superficie del líquido pasarán al estado gaseoso, mientras que aquellas que están más abajo seguirán en el estado inicial. Sin embargo, si se aplica mayor calor, tanto las partículas de la superficie como las del interior del líquido podrán pasar al estado gaseoso. El cambio de estado así producido se llama Ebullición. La temperatura que cada sustancia necesita para alcanzar la ebullición es característica de cada sustancia y se denomina Punto de Ebullición. Los cambios de estado regresivos son aquellos que se producen cuando los cuerpos se enfrían. Se reconocen tres tipos: Sublimación regresiva, solidificación y condensación. Sublimación regresiva: Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia gaseosa se vuelve sólida, sin pasar por el estado líquido.

Solidificación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al sólido. Este proceso ocurre a una temperatura característica para cada sustancia denominada punto de solidificación y que coincide con su punto de fusión. Condensación: Es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a la que ocurre esta transformación se llama punto de condensación y corresponde al punto de ebullición. Figura 2. Diagrama de flujo punto de fusión.

Figura 1. Diagrama de los diferentes Cambios de fase en la materia. METODOLOGIA Pala determinación del punto de ebullición de las sustancias sólida y liquidas se lleve a cabo las siguientes metodologías. Punto de fusión del ácido benzoico y naftaleno.

Figura 3. Montaje experimental para la determinación de punto de fusión por capilar. [ CITATION Uni04 \l 9226 ] En la determinación del punto de ebullición para el etanol 96% se utilizó el siguiente esquema:

Figura 6. Equipo medición punto de fusión digital Mettler Toledo one clik.[ CITATION Met \l 9226 ]. Figura 4. Diagrama de flujo para la determinación de punto de ebullición.

En la medición de la temperatura de la ebullición del etanol se utilizó un sistema. Ver figura 7.

Figura 5. Montaje experimental de destilación simple para la determinación de temperatura de ebullición.[ CITATION Uni04 \l 9226 ]. En la determinación del punto de fusión para se realizó paralelamente en un equipo digital, fusiómetro equipo de detección automática de la luz trasmitida, Según figura 6.

Figura 7. Sistema para la determinación de temperatura de ebullición etanol con tubo thiele. [ CITATION Uni04 \l 9226 ]. RESULTADOS En la práctica se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla 1.

Resultados obtenidos para la determinación de temperatura de fusión acido benzoico y naftaleno y temperatura de ebullición alcohol etílico. Compuesto Acido benzoico

Naftaleno

Alcohol etílico

Método Capilar

Resultado 122-124°C

Fusiómetro

122,8°C

Capilar

80-82°C

Fusiómetro

81,8°C

Destilación

70-74°C

Tubo Thiele

72-74°C

La tabla 2 presenta los datos teóricos para las temperaturas de fusión del ácido benzoico y naftaleno, la temperatura de ebullición del alcohol etílico. Tabla 2. Datos teóricos de los compuestos evaluados en la práctica.[ CITATION Mer \l 9226 ] Compuest o

Propiedad

Dato

Acido benzoico

Temp Fusión

121-123°C

Naftaleno

Temp Fusión

79-82°C

Alcohol etílico

Temp Ebullición

78°C

ANALISIS Y RESULTADOS

DISCUSION

DE

Para la determinación de las propiedades físicas de los compuestos evaluados en diferentes técnicas analíticas, podemos observar que la determinación de los puntos de fusión obtenemos valores muy concordantes con los teóricos, estas

propiedades físicas fusión como ebullición dependen siempre de varios parámetros o condiciones del medio donde se realiza la medida, Como vemos el valor de los puntos de fusión y ebullición están afectados por el valor de la presión atmosférica. Es decir depende de esta. Por norma siempre se verán los valores en las tablas de estas constantes que están referidas o medidas a 1 atmósfera. La importancia de saber los valores de los puntos de ebullición y de fusión tiene que ver con la identidad de una sustancia, sin embargo los valores respecto a los teóricos son muy aproximados y son determinantes frente a una identificación o revisión de pureza del compuesto. El punto de fusión en materiales solidos es determinante en su pureza e identificación ya que este es una propiedad intensiva de la materia por lo cual siempre nos dará los mismos resultados, si tenemos un compuesto puro cuando el compuesto no tiene la pureza esperada este es un indicador de variaciones ya que las impurezas normalmente modifican los valores esperados. Para las determinaciones de según los métodos empleados, el fusiómetro digital es un equipo muy fiable debido a la aproximación y precisión de los resultados, y en el método con capilar es susceptibles a variaciones o un rango más amplio de determinación del valor, aunque los resultados para el naftaleno y el ácido benzoico son muy cercanos a los esperados teóricamente.

La destilación simple para determinar el rango de fusión presenta una ligera diferencia del valor teórico de 78°C, un poco más bajo esto puede ser debido al sistema completo de destilación que puede tener variaciones o posibles desviaciones de método ya que la medición de la temperatura depende de punto donde se dé el contacto termómetro y vapor y no es directa en el líquido en ebullición, aunque esta información es cercana a la esperada podría tener esta pequeña desviación, el otro indicador es que la sustancia puede tener pureza diferente a la esperada y realmente la desviación en la temperatura de ebullición refleja el estado directamente de la sustancia medida. Para la determinación de temperatura de ebullición usando tubo thiele observamos valores muy próximos a los teóricos aunque con un montaje y una medición más directa de la sustancias, se observa

claramente y mucho más rápido el valor experimental, se tiene un método muy sencillo y confiable y obtenemos resultados con un rango menor a presentado en destilación simple. CONCLUSIONES  La temperatura de fusión es un indicador de pureza de un sólido.  La temperatura de ebullición es un indicador de pureza de un líquido.  La temperatura de ebullición y fusión son propiedades físicas medibles e intrínsecas de la materia.  La temperatura de fusión ebullición depende de la presión atmosférica donde se midan  Las fuerzas intermoleculares de cada compuesto son las que rigen los puntos de fusión y ebullición de los compuestos. BIBLIOGRAFÍA

Chang, R. (1999). Quimica (Sexta ed.). Mexico D.F.: Mc Graw Hill. Merck Millipore. (s.f.). Obtenido de http://www.merckmillipore.com/CO/es/product/Ethanol-9600,MDA_CHEM-100967 Mettler Toledo. (s.f.). Obtenido de https://www.mt.com/int/es/home/library/product-brochures/lab-analyticalinstruments/melting-point-excellence.html Universidad Catalica Andres Bello. (2004). Manual de practicas laboratorio de quimica....